[发明专利]阿维菌素的优化生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物医药技术领域的方法，具体是一种阿维菌素的优化生产方法。

背景技术

阿维菌素具有高效、广谱的抗各种线虫和人类寄生虫的活性，被广泛地用于农业和畜牧业的病虫害防治。从阿维链霉菌中共可分离得到八种阿维菌素组分，其中唯一有抗虫活性的是组分B1a。另外，阿维链霉菌在发酵生产的过程中还会产生有毒副产物寡霉素。阿维链霉菌的全基因组测序已经完成，阿维菌素生物合成基因簇也已经克隆定位(Ikeda H，Ishikawa J，Hanamoto A，Shinose M，Kikuchi H，Shiba T，Sakaki Y，Hattori M，Omura S.Complete genome sequence and comparative analysis of the industrial microorganism Streptomyces avermitilis.(对工业微生物阿维链霉菌进行完整的基因组测序和比较分析)Nat Biotechnol2003，21：526-531)。但是目前很多调节阿维菌素产量的因子尚不知其功能。虽然已有不少关于提高阿维菌素产量的研究，但是目前还没有基于提高阿维菌素的外排效率来提高其产量的研究。

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白，由于含有一个腺苷三磷酸结合盒(ATP-binding cassette，ABC)而得名，可简称为ABC转运蛋白。ABC转运蛋白是膜整合蛋白，它利用水解ATP的能量对溶质中各种生物分子进行跨膜转运。其转运的底物包括：糖、氨基酸、金属离子、多肽、蛋白质、细胞代谢产物和药物等(Hollenstein K，Dawson RJ，Locher KP.Structure and mechanism of ABC transporter proteins.(ABC转运蛋白的结构和机制)Curr Opin Struc Biol2007，17：412-418)。

ABC转运蛋白的核心结构通常由4个结构域组成，包括2个高度疏水的跨膜结构域(Transmembrane domain，TMD)，和2个核苷酸结合域(Nucleotide-binding domain，NBD)。TMD和NBD结构域只有在形成二聚体时才具有转运活性。真核生物的ABC转运蛋白比较常见的是，4个不同的结构域位于同一条多肽链上，称为“全分子”ABC转运蛋白；2个结构域在1个亚基上(1个TMD与1个NBD融合)的情况也会发生，称为“半分子”ABC转运蛋白。而在原核生物中，常见的是每1个结构域构成1个亚基，称为“1/4分子”ABC转运蛋白，但也会存在1个亚基上具有2个或2个以上的结构域(Kerr ID，Jones PM，George AM.Multidrug efflux pumps：the structures of prokaryotic ATP-binding cassette transporter efflux pumps and implications for our understanding of eukaryotic P-glycoproteins and homologues.(多药物外排蛋白：原核生物ABC外排蛋白的结构及其对于理解真核生物P-糖蛋白与其同源物的启示)FEBS J 2010，277：550-563)。

ABC转运蛋白广泛存在于真核和原核生物中，目前已知人类基因组中有48个ABC转运蛋白超家族成员。在大肠杆菌K-12基因组中，至少有80个编码ABC转运蛋白的基因，约占基因组的5％。

近些年，对于ABC转运蛋白的研究热点主要集中在与多药耐药性(Multidrug resistance，MDR)相关的人类ABC转运蛋白上。肿瘤细胞的MDR是导致化疗失败的主要原因。早期的研究发现，MDR与细胞膜上某些蛋白的表达水平密切相关，由此找到了第一个与MDR相关的人类ABC转运蛋白——P-糖蛋白(P-glycoprotein，Pgp)。随后，研究者们又发现了以多种机制参与MDR形成的其它ABC转运蛋白均具有药物排出泵的功能。现在人们将肿瘤细胞MDR的主要原因归于一个高度保守(从细菌到人类)的跨膜蛋白家族某些成员的过度表达，而这个家族正是ABC转运蛋白超家族。