Abstrakt

Verbesserte einstufige fermentative Produktion von Epirubicin durch Kombination von Mutagenese und Gentechnik im Doxorubicin-produzierenden Streptomyces peucetius

Xiaoru Wang, Xiaorong Tian, ​​Xiaofang Shen, Yuanjie Wu, Songbai Yang und Shaoxin Chen

Epirubicin, ein klinisch wichtiges Antitumormittel vom Anthrazyklin-Typ, wird industriell in einem langwierigen chemischen halbsynthetischen Verfahren hergestellt. Hier haben wir mithilfe einer kombinatorischen Strategie aus Stammmutation und metabolischem Engineering einen gentechnisch veränderten Streptomyces peucetius für eine effiziente Epirubicin-Biosynthese entwickelt. Zunächst wurde S. peucetius SIPI-DU-1557, der Doxorubicin überproduziert, mithilfe einer Doxorubicin-resistenten Screening-Methode kultiviert und als Wirtsstamm für die genetische Modifikation verwendet. Als nächstes steigerte EvaE von Amycolatopsis orientalis, das durch Proteinsequenzvergleiche verschiedener exogener TDP-4-Ketoreduktasen gefunden wurde, die Epirubicin-Produktion signifikant. Anschließend wurden metabolische Engineering-Strategien eingesetzt, um die Epirubicin-Produktion durch Koexpression wichtiger Gene des Biosynthesewegs, dnrS/dnrQ und desIII/desIV, zu steigern und so den metabolischen Fluss in Richtung Epirubicin zu stärken. Die endgültigen Epirubicinkonzentrationen betrugen 270 mg/l bzw. 252 mg/l im Kolben bzw. im 5-l-Fermenter. Dies sind die höchsten bisher bekannten Werte und zeigen, dass der gentechnisch veränderte S. peucetius ein Potenzial für industrielle Anwendungen in der grünen Epirubicinproduktion durch direkte Fermentation mit erneuerbaren Ressourcen hat.