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Generation von Tetramycin-B-Derivat mit verbesserten pharmakologischen Eigenschaften basierend auf Pathway Engineering

Polyenantibiotika, einschließlich Amphotericin, Nystatin, Pimaricin und Tetramycin, sind wichtige Antimykotika. Die Steigerung der Produktion von Polyenen und die Erzeugung ihrer verbesserten Analoga auf der Grundlage der Biosyntheseweg-Technik hat in der Anwendungsforschung große Besorgnis ausgelöst. Hierin werden Tetramycin und Nystatin, die beide die meisten Acyl-CoA-Vorläufer teilen, von Streptomyces hygrospinosus var. pekingensis CGMCC 4.1123. Somit wird festgestellt, dass das intrazelluläre Malonyl-CoA für die PKSS-Verlängerung (Polyketidsynthasen) von Tetramycin durch quantitative Analyse in diesem Wildtyp-Stamm unzureichend ist. Um dieses Problem zu umgehen und den Tetramycin-Titer zu erhöhen, wurde der Acyl-CoA-konkurrierende biosynthetische Gencluster (BGC) von Nystatin gestört, und die biosynthetischen Gene von Malonyl-CoA von S. coelicolor M145 wurden in nys-disruption mutant strain (SY02) integriert und überexprimiert. Darüber hinaus wurden, um Tetramycin B spezifisch aus A zu akkumulieren, zwei Kopien von tetrK und eine Kopie von tetrF eingeführt, was zu einer Erhöhung des Tetramycin B-Fermentationstiters um 122% auf 865 ± 8 mg / l gegenüber dem Wildtyp führte. In diesem optimierten Stamm wurde ein neues Tetramycinderivat, 12-Decarboxy-12-methyl-Tetramycin B, mit einem Titer von 371 ± 26 mg/L durch Inaktivierung eines P450-Monooxygenase-Gens tetrG erzeugt. Im Vergleich zu Tetramycin B zeigte die neue Verbindung eine höhere antimykotische Aktivität gegen Saccharomyces cerevisiae und Rhodotorula glutinis, jedoch eine geringere hämolytische Toxizität für Erythrozyten. Diese Forschung lieferte ein gutes Beispiel für den Einsatz biosynthetischer Engineering-Strategien zur Fermentationstiterverbesserung von Polyen und zur Entwicklung der Derivate für medizinische Anwendungen.