生物合成技术在天然产物中的应用

1 前言
随着非典、禽流感、手足口病等新型疾病不断出 现，多药耐药性、高耐药性病原菌在临床上日益 多见，天然产物的发酵积累和活性鉴定等方面的 压力加大，促使不少大型制药公司开始探索相对 快捷的新方法在这种形势下，“组合生物合成”方 法逐渐应用起来。
2 组合成物合成技术的定义及策略
定义：组合生物合成就是从天然产物的生 物合成机制出发，创造“非天然”天然化合 物的技术。[1]
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生物合成技术在天然产物中的应用
应化1203 王召磊 0121214450325
目录
• • • • 1 前言 2组合生物合成技术的定义及策略 3研究实例 4展望
1 前言
天然产物一直在药物的发现和发展过程中 发挥着重要作用。化学合成作为增加天然 产物结构多样性的传统方法，工艺繁杂。 组合生物合成正逐渐成为药物研发的重 点，与化学合成相比，其目标产物可以由 重组菌株发酵大量生产，因而降低了生产 成本和环境污染。
参考文献
[1] 刘文,唐功利. 以生物合成为基础的代谢工程和组合生物合 成[J]. 中国生物工程杂志, 2005, 25: 1 [2]王岩.天然产物的生物合成和组合生物合成研究进展[J].国 外医药抗生素分册2008年第29卷第6期 [3]Hwang Y S, Kim E S, Biro S, et al. Cloning and analysisof a DNA fragment stimulating avermectin production in various Streptomyces avermitilis strains [J]. Appl EnvironMicrobiol, 2003, 69(2): 1263
2组合成物合成技术的定义及策略
策略：组合生物合成通过对天然产物代谢途径的遗传控 制来生物合成新型的复杂化合物：一方面，特异性地遗 传修饰天然产物的生物合成途径，以此获得基因重组菌 株，生产所需要的天然产物及其结构类似物；另一方面， 将不同来源的天然产物生物合成基因进行重组，在微生 物体内建立组合的新型代谢途径，由此重组微生物库所 产生的新型天然产物构成了类似物库，有利于从中发现 和发展更具有应用价值的药物。[2]
4技术展望
由于组合生物合成的方法运用于新药研发的关键在于复杂 天然产物生物合成机制的阐明和理解，特殊生物合成机制 的发现意味着众多化合物分子结构和独特的酶催化反应等 待人们去探索，应用组合生物合成的方法开发具有显著生 物活性的新药仍然具有巨大的潜力。另外，伴随着特殊生 物合成机制的研究，克隆生物合成基因簇的策略也不断改 进，通过PCR扩增同源性基因等克隆基因簇的新方法不断 提出，然而从高达9Mbp的基因组中克隆、定位并证实目 标基因簇无疑仍然是一个挑战。在天然产物产生菌中建立 有效的遗传转移系统是进行体内DNA重组、实现代谢工程 和组合生物合成的前提条件，如何有效地建立遗传转移系 统，甚至如何优化异源表达的宿主-载体系统，仍然是实 现代谢工程和组合生物合成需要面对的问题。
2 组合成物合成技术的定义及策略
3 研究实例
阿弗菌素(PKS生物合成途径) 阿弗菌素(avermectin)是由革兰阳性菌除虫链霉菌 (Streptomyces avermitilis)产生的一类16元环大环内酯类 抗生素，具有独特的生物活性，在医药、农业、畜牧业上 有重要的应用
3 研究实例
除虫链霉菌是一种重要的工业菌株，运用组合生 物学的方法对其进行基因改造以提高阿弗菌素的 产量一直是备受关注的领域。一方面，人们尝试 提高菌株的生产能力。Hwang等将一段8.10kb的 orfX基因(编码膜蛋白)转入野生型除虫链霉菌中， 其结果是刺激了阿弗菌素的生物合成，使阿弗菌 素的产量提高了近3.5倍[3]