發(fā)酵工程制藥

獲得新型結(jié)構(gòu)和生物活性的抗生素變得越來越難一. 自然分離合成步驟繁多、合成產(chǎn)率低下二. 化學(xué)合成 直 接 從 自 然 界 分 離 得 到 的 菌 株 為 野 生 型 菌 株 。菌 種 選 育突 變 、 體 內(nèi) 重 組 、體 外 重 組 （ 基 因 工 程 ）往 往 低 產(chǎn) 甚 至 不 產(chǎn) 所 需 的 產(chǎn) 物 ， 只 有 經(jīng) 過進(jìn) 一 步 的 人 工 改 造 才 能 真 正 用 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) 這 是 一 種 自 覺 的 、 能 像 工 程 一 樣 事 先 設(shè)計(jì) 和 控 制 的 育 種 技 術(shù) ， 可 以 完 成 超 遠(yuǎn) 緣 雜 交 ，是 最 新 最 有 前 途 的 育 種 方 法 。 在 已 知 的 微 生 物 所 產(chǎn)生 的 抗 生 素 中 ， 約 2 3由 放 線 菌 產(chǎn) 生 ， 而 其 中的 80 來 源 于 鏈 霉 菌 ；鏈 霉 菌 屬 中 的 鏈 霉 菌 ，有 約 500個(gè) 種 。 目 前 用 于 治 療 急 性 白 血 病 (Leukemia)與 淋巴 瘤 (Lymphomas)有 良 好 療 效 的 阿 克 拉 霉 素（ Aclacinomycin） ， 它 是 由 Streptomyces galilaeus 合 成 的 聚 酮 類 化 合 物 ， 其 合 成 酶的 生 物 合 成 涉 及 13個(gè) 基 因 ， 緊 密 成 簇 排 列 。返 回 放 線 紫 紅 素 是 由 天 藍(lán) 鏈 霉 菌 合 成 的 多 酮肽 抗 菌 素 ,大 約 通 過 16個(gè) 步 驟 合 成 ； 對(duì) 76個(gè) 阻 斷 突 變 體 (act -)進(jìn) 行 互 補(bǔ) 測(cè) 驗(yàn) 研 究 ， Rudd和Hopwood將 它 們 分 成 7個(gè) 組 ， 每 組 代 表 在 不 同 的 生 物合 成 步 驟 發(fā) 生 損 傷 。 Act 和 act 不 能 與 其 它 突 變 株 互 補(bǔ) ， 說 明 這 兩 個(gè) 突變 發(fā) 生 在 放 線 紫 紅 素 生 物 合 成 的 最 早 期 的 步 驟 中 ； 用 pIJ922質(zhì) 粒 從 act 菌 株 中 克 隆 了 一 個(gè) Bam H 25 bp片 段 ， 可 以 與 除 act 外 的 其 它 阻 斷 株 互 補(bǔ) ； 用 基 因 克 隆 的 方 法 ， 將 act+菌 株 中 相 當(dāng) 大 的 DNA片 段(15 30 kb)克 隆 到 載 體 pJJ922上 ， 組 建 成 重 組 質(zhì) 粒pJJ2303， 它 能 互 補(bǔ) 所 有 7組 act -突 變 株 ， 并 能 使 不 產(chǎn)生 任 何 一 類 多 酮 肽 抗 菌 素 的 小 小 鏈 霉 菌 合 成 放 線 紫 紅素 。 這 個(gè) 片 段 顯 然 是 放 線 紫 紅 素 生 物 合 成 全 部 基 因 組成 的 基 因 簇 。 前體 中間產(chǎn)物2中間產(chǎn)物14中間產(chǎn)物15中間產(chǎn)物1放線紫紅素actactact act act actact act act act act act 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 62 25 5 氨 基 糖 苷 類 act (編 碼 聚 酮 合 成 酶 ketosynthase, KS和 鏈 長(zhǎng) 決 定 子 chain length determining, CLF) ； act (編 碼 酮 基 還 原 酶 ketoreductase, KR) 酶 法 生 產(chǎn) 氨 基 酸 工 藝 中 ， 主 要 是 通 過 克 隆 某 些 酶 系 基 因 來 生產(chǎn) 氨 基 酸 。 如 ， 把 色 氨 酸 合 成 酶 基 因 與 絲 氨 酸 轉(zhuǎn) 羥 甲 基 酶 基因 與 質(zhì) 粒 載 體 重 組 ， 轉(zhuǎn) 化 大 腸 桿 菌 ， 用 于 酶 法 生 產(chǎn) L-色 氨 酸 。 A+ B A B+ A+ B A B+ 突 變 型 屬 同 一 順 反 子野 生 型 屬 不 同 順 反 子反 式 : A+ B+ A B反 式 :順 式 : 野 生 型 順 式 排 列 （ cis） ： 兩 個(gè) 擬 等 位 基 因 在 同 一 條 染 色 體 上 ， 另 一 條 同 源 染 色 體 的 相 對(duì)位 置 上 排 列 著 野 生 型 基 因 ， 表 現(xiàn) 為 野 生 型 。反 式 排 列 （ trans） 兩 個(gè) 擬 等 位 基 因 分 別 位 于 兩 條 同 源 染 色 體 上 （ 野 生 型 基 因 也 位 于 兩條 不 同 同 源 染 色 體 上 ） ， 使 兩 條 染 色 體 都 是 有 缺 陷 的 ， 表 現(xiàn) 為 突 變 型 。如 果 表 現(xiàn) 為 野 生 型 ， 則 兩 個(gè) 擬 等 位 基 因 分 別 就 是 兩 個(gè) 基 因 。 A b1 A b2 a1 BA b2 MutantWild type 不 同 的非 等 位 基 因 同 一 等 位 基 因 功 能 互 補(bǔ) 效 應(yīng)的 測(cè) 驗(yàn) 體 系具 有 不 具 有 突 變位 點(diǎn) 處 于 同 舟 共 濟(jì) 愛 莫 能 助 現(xiàn) 代 生 物 技 術(shù) 改 造 傳 統(tǒng) 制 藥 工 業(yè) 體 現(xiàn) 在 哪 四 個(gè)方 面 ？2、3、 簡(jiǎn) 要 說 明