利用代谢工程技术强化肉桂地链霉菌莫能菌素的生物合成

【目的】莫能菌素(monensin)是由肉桂地链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)产生的聚醚类抗生素。本研究以肉桂地链霉菌2110为研究材料,利用代谢工程技术开展其重要前体甲基丙二酰CoA合成途径强化的研究,以此提高莫能菌素产量。【方法】首先过表达巴豆酰CoA还原酶(crotonyl-CoA reductase,CCR)强化乙酰乙酰CoA途径,接着过表达甲基丙二酰CoA变位酶(methylmalonyl-CoA mutase,MCM)强化琥珀酰CoA途径,最后串联过表达CCR和MCM并评估工程菌株的发酵性能。【结果】过表达CCR能促进菌体生长,同时提高莫能菌素产量,摇瓶发酵10 d后过表达菌株的生物量和发酵效价分别提高10.4%和19.0%;过表达MCM未能促进菌体生长,但提高了莫能菌素产量,过表达菌株摇瓶发酵10 d时效价提升9.9%;串联过表达CCR和MCM也使菌株的生物量和发酵效价提高,工程菌株2110-CCR-MCM在摇瓶发酵10d时生物量和发酵效价分别提升9.4%和26.8%,在5L罐上发酵6 d时达到最高的生物量和发酵效价分别为54.6 g/L和11.3 kU/mL,比原始菌株分别增加12.7%和36.2%。【结论】CCR和MCM的确介导了莫能菌素生物合成的关键代谢途径,串联过表达CCR和MCM更有效地促进了莫能菌素的合成。本研究为其他聚酮类化合物高产工程菌株的构建提供技术借鉴。