酵工程制药课件

1、1发酵工程制药 2发酵工程制药 获得新型结构和生物活获得新型结构和生物活 性的抗生素变得越来越难性的抗生素变得越来越难 一一. 自然分离自然分离 合成步骤繁多、合成产率低下合成步骤繁多、合成产率低下二二. 化学合成化学合成 3发酵工程制药 4发酵工程制药 直接从自然界分离得到的菌株为野生型菌株。直接从自然界分离得到的菌株为野生型菌株。 菌种选育菌种选育 突变、体内重组、突变、体内重组、 体外重组（基因工程）体外重组（基因工程） 往往低产甚至不产所需的产物，只有经过往往低产甚至不产所需的产物，只有经过 进一步的人工改造才能真正用于工业生产进一步的人工改造才能真正用于工业生产 5发酵工程制药 这是

2、一种自觉的、能像工程一样事先设这是一种自觉的、能像工程一样事先设 计和控制的育种技术，可以完成超远缘杂交，计和控制的育种技术，可以完成超远缘杂交， 是最新最有前途的育种方法。是最新最有前途的育种方法。 6发酵工程制药 在已知的微生物所产在已知的微生物所产 生的抗生素中，约生的抗生素中，约2 23 3 由放线菌产生，而其中由放线菌产生，而其中 的的8080来源于链霉菌；来源于链霉菌； 链霉菌属中的链霉菌，链霉菌属中的链霉菌， 有约有约500500个种。个种。 7发酵工程制药 8发酵工程制药 9发酵工程制药 目前用于治疗急性白血病目前用于治疗急性白血病(Leukemia)(Leukemia)与淋与

3、淋 巴瘤巴瘤(Lymphomas)(Lymphomas)有良好疗效的阿克拉霉素有良好疗效的阿克拉霉素 （AclacinomycinAclacinomycin），它是由），它是由Streptomyces Streptomyces galilaeus galilaeus 合成的聚酮类化合物，其合成酶合成的聚酮类化合物，其合成酶 的生物合成涉及的生物合成涉及1313个基因，紧密成簇排列。个基因，紧密成簇排列。 返回返回 10发酵工程制药 11发酵工程制药 12发酵工程制药 13发酵工程制药 发酵工程制药14 15发酵工程制药 放线紫红素放线紫红素是由天蓝链霉菌合成的多酮是由天蓝链霉菌合成的多酮 肽抗

4、菌素肽抗菌素,大约通过大约通过16个步骤合成；个步骤合成； 对对76个阻断突变体个阻断突变体(act -)进行互补测验研究，进行互补测验研究， Rudd和和 Hopwood将它们分成将它们分成7个组，每组代表在不同的生物个组，每组代表在不同的生物 合成步骤发生损伤。合成步骤发生损伤。 Act和和act 不能与其它突变株互补，说明这两个突不能与其它突变株互补，说明这两个突 变发生在放线紫红素生物合成的最早期的步骤中；变发生在放线紫红素生物合成的最早期的步骤中； 16发酵工程制药 用用pIJ922质粒从质粒从act 菌株中克隆了一个菌株中克隆了一个 BamH25 bp 片段，可以与除片段，可以与除

5、act 外的其它阻断株互补；外的其它阻断株互补； 用基因克隆的方法，将用基因克隆的方法，将act+菌株中相当大的菌株中相当大的DNA片段片段 (1530 kb)克隆到载体克隆到载体pJJ922上，组建成重组质粒上，组建成重组质粒 pJJ2303，它能互补所有，它能互补所有7组组act -突变株，并能使不产突变株，并能使不产 生任何一类多酮肽抗菌素的小小链霉菌合成放线紫红生任何一类多酮肽抗菌素的小小链霉菌合成放线紫红 素。这个片段显然是放线紫红素生物合成全部基因组素。这个片段显然是放线紫红素生物合成全部基因组 成的基因簇。成的基因簇。 17发酵工程制药 前体 中间产物2 中间产物14 中间产物1

6、5 中间产物1 放线紫红素 act act act act actact act act act act act act 18发酵工程制药 发酵工程制药19 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 2 2 5 5 20发酵工程制药 21发酵工程制药 22发酵工程制药 23发酵工程制药 24发酵工程制药 25发酵工程制药 26发酵工程制药 27发酵工程制药 氨基糖苷类氨基糖苷类 28发酵工程制药 29发酵工程制药 30发酵工程制药 31发酵工程制药 act act ( (编码聚酮合成酶编码聚酮合成酶 ketosynthase, KSketosynthase, KS和链长决定子和链长决定子

7、 chain length chain length determining, CLF) determining, CLF) ；act act ( (编码酮基还原酶编码酮基还原酶 ketoreductase, KR)ketoreductase, KR) 32发酵工程制药 33发酵工程制药 34发酵工程制药 35发酵工程制药 36发酵工程制药 37发酵工程制药 38发酵工程制药 酶法生产氨基酸工艺中，主要是通过克隆某些酶系基因来生酶法生产氨基酸工艺中，主要是通过克隆某些酶系基因来生 产氨基酸。如，把色氨酸合成酶基因与丝氨酸转羟甲基酶基产氨基酸。如，把色氨酸合成酶基因与丝氨酸转羟甲基酶基 因与质粒

8、载体重组，转化大肠杆菌，用于酶法生产因与质粒载体重组，转化大肠杆菌，用于酶法生产L-色氨酸。色氨酸。 39发酵工程制药 发酵工程制药40 A A+ + B B A B A B+ + A A+ + B B A B A B+ + 突变型突变型 属同一顺反子属同一顺反子 野生型野生型 属不同顺反子属不同顺反子反式反式: : A A+ + B B+ + A B A B 反式反式: : 顺式顺式: : 野生型野生型 41发酵工程制药 顺式排列（顺式排列（ciscis）：）： 两个拟等位基因在同一条染色体上，另一条同源染色体的相对两个拟等位基因在同一条染色体上，另一条同源染色体的相对 位置上排列着野生型基

9、因，表现为野生型。位置上排列着野生型基因，表现为野生型。 反式排列（反式排列（transtrans） 两个拟等位基因分别位于两条同源染色体上（野生型基因也位于两两个拟等位基因分别位于两条同源染色体上（野生型基因也位于两 条不同同源染色体上），使两条染色体都是有缺陷的，表现为突变型。条不同同源染色体上），使两条染色体都是有缺陷的，表现为突变型。 如果表现如果表现为野生型为野生型，则两个拟等位基因分别就是两个基因。，则两个拟等位基因分别就是两个基因。 42发酵工程制药 A b1 A b2 a1 B A b2 MutantWild type 不同的不同的 非等位基因非等位基因 同一等位基因同一等位基因 功能互