阿维菌素的生物合成

1阿维菌素

1.1阿维菌素的结构

阿维菌素是由一组由十六元环内酯与一个二糖(齐墩果糖)所生成的(图1)，在十六元环内酯周围还有一个含2个六元环的螺缩酮系六氢苯并呋喃环系。根据C-5取代的不同分为“A 、B”组分;C-22和C-23之间单双键的差异分为“1"," 2”组分;C-25位上取代基的不同分为“a; b”组分。其中，只有B1a

和B1b可以药用，尤以B1a.活性最高。

1.2阿维菌素的生物合成

1.2.1糖苷配基和双糖的合成

通过同位素标记生物合成所需的前体物质对阿维菌素的渗入研究表明:配糖体骨架是由一个a支链脂肪酸S(+)-甲基丁酰脂肪酸或异丁酰脂肪酸为起始，7个乙酸盐和5个丙酸盐头尾聚合而成，类似脂肪酸的合成方式。最终经修饰形成糖苷配基。C-25位的不同的取代

基分为a,b组分，a组分的二甲基丁酸基来源于S(+)-甲基丁酰CoA,b组分的异丁酰基来源于异丁酰CoA,S(+)-甲基丁酰CoA、异丁酰CoA分别由L-异亮氨酸、L-颉氨酸通过脱氨、转氨和脱羧作用形成。与糖苷配基相联的双糖分子为齐墩果糖，是由葡萄糖分子直接转化而来。

阿维菌素大环的合成可以有两种起始前提，即支链脂肪酸和支链氨基酸，其中支链脂肪酸是比支链氨基酸更直接的前体，它们在菌体细胞内都形成支链脂酰辅酶A，即S(+)-甲基丁酰脂肪酸和异丁酰脂肪酸，它们一方面可以作为大环起始单元，另一方面又可以降解为乙酰CoA和丙酰CoA等大环合成材料，但这并不是必要的，乙酰CoA和丙酰CoA等小分子物质的来源主要还是靠其它途径。

大环合成起始单元S(+)-甲基丁酰脂肪酸是脂肪酸和a组分阿维菌素所竞争的共同前体，而异丁酰CoA是脂肪酸和b组分阿维菌素所竞争的共同前体,如果加入特定脂肪酸抑制剂可使微生物细胞内的代谢途径发生改变，例如加入anteiso类型脂肪酸抑制剂可使S(+)-甲基丁酰脂肪酸生成该类脂肪酸的途径被阻断，从而提高了a组分的含量。另外国外也有很多人证实了阿维菌素合成的次级代谢与脂肪酸合成的初级代谢竞争相同的前体,即此加入特定脂肪酸合成的抑制剂,会使A VM的某一组分含量上升。

在某些条件下生成脂肪酸的途径会加强。从生产上看的确如此，如在风量不足的情况下或停电憋罐后，菌体在染色过程中会形成一个环行，可能是油脂等渗出物不溶于水而形成，在提取过程中的表现也是有些加油多的罐批会影响提取板框过滤，而产油的罐批并不影响此过程而是在蒸干后在有压力的环境放置时间长会有大量油脂渗出，经取样化验阿维菌素含量在3%以上。并且这种菌丝在浸泡后二次过滤时滤液明显发黄，静止分层后下部有油样物质，浸提液浓缩也会受到影响，这些油最后被带到精粉的结晶过程。在结晶过滤过程中被除掉。

1.2.2阿维菌素的甲基化修饰

与大环内酯C-5和双糖中的C-3', C-3"相联的3个甲基都来源于蛋氨酸的5-甲基，并且双糖先进行甲基化，然后才连接到糖苷配基上。

1.2.3阿维菌素氧原子的来源

糖苷配基中的氧原子来源于标记的乙酸盐,C-21位的氧来源于二甲基丁酰基或异丁酰基，但苯并呋喃C-6和C-8a之间的氧则可能来源于分子态氧。

1.2.4阿维菌素合成途径

阿维菌素的8个组分中，a与b的区别仅是起始物不同，即S(+)-甲基丁酰脂肪酸或异丁酰脂肪酸，其他部分完全一样，a组分的合成途径见图2a相应的b组分由缬氨酸、异丁基酸盐等起始。C-22、C-23的双键的组分1由组分2脱水形成; B组分通过阿维菌素B-O-甲基转移酶而转变为“A”组分。

通过上述情况可以看出A、B和1、2组分能够转化，转化是通过不同条件下不同基因表达产酶实现的，根据多尺度观点优化操作条件可以提高目标组分的含量；而a、b 组分并不能互转化，也就是起始物就决定了应该是a或b组分。

1.3发酵液质量改善

针对提取反映油多问题的解决首先发酵过程入手，减少加油量及控制生产菌代谢途径使之少产脂类物质。

1、加强车间管理，按时加油，以少量多次为原则，不允许操作工长时间在操作间内聊天等，

至少作到每班少用油5L，这样整个批次至少减少用油100L。加强加油记录管理。

2、加强现有参数的潜力挖掘，严格观察菌丝形态（自溶、堆积、结团、大小、颜色、规则

程度等），并建议加测黏度，并加强各参数相关的分析。

3、结合现有条件，优化各控制参数，主要包括下面几项：a、温度控制，实验变温控制，

高-低-高的方法；b、搅拌最后一天停搅拌观察对目的产物积累影响程度；c、优化通风根据4#发酵罐在线PH、DO改变前期和后期通风；d、加强补糖控制改善菌丝形态，减

少自溶。

4、改善油质量，主要改变消油参数，并严格控制；再者除了密度外加测油的酸价和碘价

以反应油的新鲜程度。

5、保证风压、风量，实践证明风量不足及风压力过低是造成发酵液质量差的主要原因。

6、加强发酵液放罐后的工艺改善，加强发酵液预处理过程管理，现在预处理方面基本没有

可查数据，建议把廖液罐温度显示连接在发酵中控仪表上。

7、把发酵液先加热至60℃，取样测效价，放给提取，这样能避免在放罐过程中及其以后菌体的自溶，但这样做会给发酵刷罐进罐带来很大影响。