利用CRISPR/Cas9 系统构建低DCPC 杂质含量的CPC 工业高产菌种
2021-07-26徐燕,冯涛,储炬
徐 燕, 冯 涛, 储 炬
(1. 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237;2. 国药集团威奇达药业有限公司,山西大同 037300)
头孢菌素C(CPC)被Abraham和Newton 两位学者从顶头孢霉(Acremonium chrysogenum)培养液中分离鉴定[1-2],随后,以CPC 为原料的头孢菌素类抗生素逐渐成为世界抗生素市场的重要一员。该类抗生素属于β-内酰胺类抗生素,具有广谱抗菌性,且相较于青霉素,其疗效更好,安全性更高,副作用更少。此外,由于CPC 中二氢噻嗪环与β-内酰胺环相连的特殊母核结构,使其具有更好的青霉素酶耐受性[3]。
CPC 去除支链后得到的7-氨基头孢烷酸(7-ACA)是各类头孢菌素衍生药物的起点化合物,常通过发酵手段获得。在发酵过程中虽常含有青霉素N(PEN)、脱乙酰氧头孢菌素C(DAOC)等中间产物,但脱乙酰头孢菌素C(DCPC)为主要副产物。DCPC 结构与性质和CPC极为相似,两者均为氨基酸,它常以内铵盐形式存在,发酵生产中DCPC 的质量分数约为CPC 质量分数的15%~20%[4]。在现有的生产工艺中,DCPC 虽能够与主产物CPC 进行分离,但其在余液中的大量残留会造成环境污染。抗生素的长期累积,会使周围土壤微生物与动植物生长进化均受到影响,相关联的上下游生物也会受到干扰,从而影响该地区的生态平衡。虽然目前有许多学者对CPC 废液中副产物的再利用进行了大量的研究,但是由于可操作性与经济效益等问题,真正应用于实际生产的还少之又少。
DCPC 的累积有两方面原因:一方面,顶头孢霉自身DCPC 乙酰转移酶(DCPC-AT)启动子强度不足,转录量低,使DCPC 无法有效转化为CPC,成为生产过程中的限制性步骤之一[5];……
