专栏名称: 生物极客

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酵母摇一摇就可以产生青霉素？

生物极客 · 公众号 · 生物 · 2017-05-23 16:01

正文

酵母摇一摇就可以产生青霉素？

真菌是我们大自然重要的生物宝库，含有非常多的酶和一些天然产物，在治疗中发挥重要的作用，比如抗生素。青霉素的本质是在丝状真菌中产生的一类β-内酰胺非核糖体肽，非核糖体肽就是说一些产物是不通过核糖体翻译的过程，而是通过酶将不同的氨基酸进行连接，从而产生的一类重要的生活活性酶。

那么是否可以将丝状真菌中这些负责合成青霉素的基因，导入到常见的酵母中，进行常规培养，从而获取青霉素？

来自英国伦敦帝国理工学院的科学家们使用合成生物学工具与长读DNA测序相结合，将青霉素生产提高了50倍，产生生物活性产量，使酿酒酵母生长培养基对链球菌细菌具有抗菌作用，这项工作表明，酿酒酵母可以进行真菌的复杂生物合成，从而可以使用酵母进行非核糖体肽抗生素的合成。

真菌的苄青霉素pathway由五个基因组成，通过ACV（amino-adipyl-cysteinyl-valine ）将半胱氨酸，缬氨酸和非标准氨基酸α-氨基己二酸转化成β-内酰胺抗生素。

首先为了产生ACV中间产物，将所需的11.3kbp NRPS基因pcbAB和NRPS激活基因npgA整合到酿酒酵母BY4741 TRP1基因座，然后使用液相色谱质谱（LCMS）与化学标准相比，确认该菌株（Sc.A1）中的ACV产生

为了测试所有五种基因的同时表达是否可以形成苄青霉素生产，将含有pcbC和酿酒酵母PTS1标记的pclA和penDE的质粒转化到Sc.A1菌株中。通过LCMS测量，所得菌株（Sc.P1）显示确实产生非常低量的苄青霉素。表明抗生素的活性分泌。

那么是否可以大量的增加相应的基因的表达那？

考虑到菌株Sc.P1生产的少量苄青霉素，科学家们接下来寻求优化酿酒酵母中苄青霉素的产生。改善生物合成产率的一个常见策略是改变通路酶的表达水平，通常通过改变相应基因的启动子。这可以增加通过阻止任何抑制性中间体产生的量，并且还可以帮助找到酶的合理的表达水平，这些酶允许其正确的折叠和亚细胞定位，科学家们使用最近描述的用于酵母的 DNA装配的模块化克隆方法，构建并测试了苄基青霉素途径基因与已知在强度和表达动力学上变化的不同启动子的数百种不同组合，科学家们使用这种方法首先优化ACV Nrp中间体的生产，然后将ACV转化为苄青霉素。