碳源调控珍贵束丝放线菌中抗癌药安丝菌素生物合成的研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21406070
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0810.农业与食品化工
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Ansamitocins are an important class of anticancer antibiotics. In Actinosynnema pretiosum, different carbon sources (glucose, fructose, galactose, xylose and sucrose) were found to have large effects on the production of ansamitocin. Glucose was the best carbon source for the growth of A. pretiosum, and fructose was favorable for ansamitocin production. This project is based on the precious work, and combine with signaling molecule-cAMP, enzymology, gene overexpression, gene knockout, gene transcription, to clarify the effects of important nutritional factor- carbon source on ansamitocin biosynthesis , and to explain a broad spectrum of carbon-glucose to inhibit mechanisms of ansamitocin biosynthesis. The inner mechanism was further investigated for A. pretiosum cells grown on either glucose or fructose to explore the relationship between the different carbon sources metabolism and ansamitocin biosynthesis. The completion of this research will help to construct recombinant strains to a produce highly efficient ansamitocin in glucose medium. It will be perspective to promote ansamitocin application as a new anticancer antibiotic in the medical field, and also for related species to provide reference in metabolism engineering.
安丝菌素(ansamitocins)是一类重要的抗癌抗生素,在珍贵束丝放线菌橙色变种(Actinosynnema pretiosum)中,发现不同碳源(葡萄糖,果糖,半乳糖,木糖和蔗糖)对生产安丝菌素产生很大的差异,结果表明葡萄糖最利于菌体生长,果糖最利于菌体合成安丝菌素。本研究拟通过对珍贵橙色束丝放线菌结合信号分子cAMP、酶学、基因的敲除、基因过表达、基因转录的考察,阐明在发酵培养过程中重要营养因子碳源对安丝菌素生物合成的差异的影响机制,解析广谱碳源葡萄糖抑制安丝菌素合成的内在机理。本研究的完成,有助于构建一个以葡萄糖为碳源高效生产安丝菌素的重组菌株,促进安丝菌素作为一个新的抗癌抗生素在医药领域的应用,也为相关菌属的代谢工程改造提供借鉴。

结项摘要

安丝菌素是一类由珍贵束丝放线菌橙色亚种生产的美登素类衍生的抗生素,属于大环内酰胺类物质。 通过对碳源的筛选,我们发现果糖对安丝菌素生产有明显的促进作用,同时发现甘油和淀粉也有重要作用。以这三种碳源为因素,通过多轮中心组合设计优化得到一个最优组合,在9.36 g/l果糖、26.79 g/l甘油和3.03 g/l淀粉条件下安丝菌素P-3产量可以达到144 mg/l,是目前报道野生型摇瓶水平发酵最高产量。.通过对比分别在果糖和葡萄糖为主要碳源的发酵条件下关键时间节点的相关基因转录水平分析发现,在果糖为主要碳源情况下细胞内中心碳代谢葡萄糖-6-磷酸节点周围磷酸戊糖途径相关基因下调、合成葡萄糖-1-磷酸途径相关基因上调,一些聚酮合酶途径前体供给相关基因、安丝菌素生物合成结构基因和安丝菌素生物合成调控基因也都上调。果糖可以从供给更多的前体和提高次级代谢基因表达水平两方面整体刺激安丝菌素地合成。使用果糖代替葡萄糖作为主要碳源,发现葡萄糖-6-磷酸节点流量重排,磷酸葡萄糖变位酶编码基因的转录水平上调这一现象,过表达该基因发现葡萄糖-6-磷酸和葡萄糖-1-磷酸浓度都有增加,并且安丝菌素产量上升,这说明增加葡萄糖-1-磷酸的合成可以有效增加安丝菌素产量。此外,我们采用代谢组的方法分析不同碳源葡萄糖和果糖影响AP-3的原因,从而找到AP-3生物合成的限制性位点,为进一步改造AP-3菌株提供较系统和全面的理论基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of modulation of pentose-phosphate pathway on biosynthesisof ansamitocins in Actinosynnema pretiosum
戊糖磷酸途径调节对放线菌安丝菌素生物合成的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jbiotec.2016.05.010
  • 发表时间:
    2016-07-20
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Fan, Yuxiang;Hu, Fengxian;Hua, Qiang
  • 通讯作者:
    Hua, Qiang
Process optimization with alternative carbon sources and modulation of secondary metabolism for enhanced ansamitocin P-3 production in Actinosynnema pretiosum
使用替代碳源优化工艺并调节次生代谢以增强 Actinosynnema pretiosum 中安丝菌素 P-3 的产量
  • DOI:
    10.1016/j.jbiotec.2014.10.020
  • 发表时间:
    2014-12-20
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Fan, Yuxiang;Gao, Yang;Hua, Qiang
  • 通讯作者:
    Hua, Qiang
Enhancement of UDPG synthetic pathway improves ansamitocin production in Actinosynnem pretiosum
增强 UDPG 合成途径可提高 Actinosynnem pretiosum 中安丝菌素的产量
  • DOI:
    10.1007/s00253-015-7148-2
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Fan Yuxiang;Zhao Mengjiang;Wei Liujing;Hu Fengxian;Imanaka Tadayuki;Bai Linquan;Hua Qiang
  • 通讯作者:
    Hua Qiang
Effects of the Methylmalonyl-CoA Metabolic Pathway on Ansamitocin Production in Actinosynnema pretiosum
甲基丙二酸单酰辅酶 A 代谢途径对 Actinosynnema pretiosum 安丝菌素产生的影响
  • DOI:
    10.1007/s12010-016-2276-4
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    APPLIED BIOCHEMISTRY AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhao Mengjiang;Fan Yuxiang;Wei Liujing;Hu Fengxian;Hua Qiang
  • 通讯作者:
    Hua Qiang
共 4 条
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