上海医工院陈少欣实验室传统诱变结合代谢工程大幅提高子囊霉素FK520发酵水平 168小时达3913.9 mg/L

 FK520 （子囊霉素）是由放线菌ATCC 14891产生的具有免疫抑制活性23元大环内酯物，广泛用于临床药物生产。但由于FK520的产率低、杂质含量高（FK523）的问题，限制了FK520的工业化生产。根据之前的研究，传统诱变技术是改造放线菌的良好方法，但其工作量大，费时费力。本文作者通过菌株诱变和基因工程技术显著提高了FK520的产量，相关研究发表在Applied Microbiology and Biotechnology：Enhancement of FK520 production in Streptomyces hygroscopicus by combining traditional mutagenesis with metabolic engineering。

首先，研究者由SFK-36 (1588.4 mg/L)通过紫外诱变结合链霉素抗性筛选得到FK520高产菌株SFK-6-33 (2432.2 mg/L)。其次，由于放线菌基因组信息不完整，通过CRISPR/dCas9抑制系统鉴定并克隆了内源性巴豆酰-CoA羧化酶/还原酶基因fkbS，该基因表达受抑制时在FK520产量大幅下降，FK523/FK520比例上升至21.8%，说明fkbS对于FK520合成的重要性。进而通过接合转移将FkbS整合在SFK-6-33基因组上获得双拷贝，得到工程菌株SFK-OfkbS，该菌株可产2817.0 mg/L FK520，FK523/FK520比例下降至6.3%。此外，在SFK-OfkbS中补充巴豆酸使其转化产生更多的乙基丙二酰-CoA进而用于合成 FK520，使FK520产量提高至3063.6 mg/L。在SFK-6-33中，通过过表达合成丙二酰-CoA（FK520前体）的乙酰-CoA羧化酶(ACCase)，使FK520的产率提高至3320.1 mg/L，但FK523/FK520比例不继续下降。为了进一步提高FK520的产量，构建了FkbS和ACCase过表达株SFK-OASN，使FK520的产量增加了44.4%，达到3511.4 mg/L，与SFK-6-33相比，FK523/FK520的比例从9.6%降至5.6%。最后，在5-L发酵罐中进行补料分批培养，在168 h时，FK520的产量达到3913.9 mg/L，是已有报道最高FK520产量。综上，作者认为，传统的诱变结合代谢工程是提高FK520产量的有效策略。

 

（杨思琪 摘译）