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黄金比例造就优产“细菌奶牛”

来源:文汇报 作者: 2010-11-22
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摘要: 最近,记者从中科院上海有机化学研究所获悉,科学家对我国红霉素工业用生产菌种进行了遗传改造,获得重大突破,红霉素的品质和产量明显提高,生产过程更为环保。我国是世界上红霉素的第一生产和出口大国,年产量超过7000吨。然而,国内目前使用的菌种生产效率偏低,相当部分产品由于纯度的不足,制约了国产红霉素出口和进......


        好牛产好奶,好的菌种才能生产高质量的抗生素。最近,记者从中科院上海有机化学研究所获悉,科学家对我国红霉素工业用生产菌种进行了遗传改造,获得重大突破,红霉素的品质和产量明显提高,生产过程更为环保。

        

        我国是世界上红霉素的第一生产和出口大国,年产量超过7000吨。然而,国内目前使用的菌种生产效率偏低,相当部分产品由于纯度的不足,制约了国产红霉素出口和进军更高端抗生素市场——红霉素有效组分红霉素A进一步加工成高附加值的衍生药物后,其市场价格可提升数十至上百倍!同时,杂质的处理和由此带来的分离纯化等问题,也使企业在应对日益突出的环境污染方面面临更大的压力。

        

        成本高、品质低、污染大,国产红霉素产业如何走出这个“怪圈”?关键之一就是菌种。

        

        如果把细菌看作奶牛,红霉素就好像是细菌分泌出的乳汁。正如以前我们不明白乳汁是怎样产生的,我们对发酵罐中的“细菌奶牛”如何产生红霉素也不甚了了。上海有机所的科研人员通过分析红霉素各组分的结构差异和相互转化的化学本质,透视出了发酵罐中所发生的故事——原来,在“细菌奶牛”的体内,会产生一种红霉素的前体D。这时,会有两位“工人”来接手:一位“工人”是羟化酶,先把前体加工成红霉素C,另一位“工人”甲基化酶再进一步把红霉素C加工成人们需要的红霉素A。尽管甲基化酶会优先把红霉素C加工成红霉素A,可有时它也会急不可待地直接去加工前体D,结果就会产生有毒副作用的红霉素B。

        

        明了了其间过程,剩下的活儿就有针对性了。科学家发现,在细菌体内,两种“工人”的数量有一个“黄金比例”,在这个比例下,细菌所分泌出的红霉素纯度最高:作为杂质存在的红霉素B和C几乎完全被转化成有效组分红霉素A,进而有效提高了产品的产量。按这个比例改造菌种基因,能产优质红霉素的新菌种就诞生了。

        

        目前,该成果已在湖北东阳光生化制药有限公司成功进行了放大和试生产。“环保也是重要方面。”项目负责人、中科院上海有机所研究员刘文说,“产品纯度的提高可以明显简化下游的分离提取工艺,对保护环境有很大好处。”

        

        达到了优质,科学家又想着高产。上海有机所的实验室里已培育出了新一代菌种,其红霉素产量能比传统菌种有了显著提高。“细菌也和奶牛一样,吃下去的草并不都变成奶,还需要维持新陈代谢。”不过,他们通过改造基因,能使细菌把更多能量用于生产红霉素。

        

        “超级细菌令人生畏,可这些‘专业’细菌却帮了人类大忙。”刘文说,“第三代细菌将既高产又优质。红霉素生产菌种的改造理念在其它抗生素发酵生产中将有普遍的推广意义,届时将有更多、更好的‘细菌奶牛’诞生并服务于人类。”

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