阿維菌素的生物合成

1、1阿維菌素1.1阿維菌素的結(jié)構(gòu) 阿維菌素是由一組由十六元環(huán)內(nèi)酯與一個(gè)二糖(齊墩果糖)所生成的 (圖1)，在十六元環(huán)內(nèi)酯周圍還有一個(gè)含2個(gè)六元環(huán)的螺縮酮系六氫苯并呋喃環(huán)系。根據(jù)C-5取代的不同分為“A 、B”組分;C-22和C-23之間單雙鍵的差異分為“1"," 2”組分;C-25位上取代基的不同分為“a; b”組分。其中，只有B1a和B1b可以藥用，尤以B1a.活性最高。 1.2阿維菌素的生物合成糖苷配基和雙糖的合成通過同位素標(biāo)記生物合成所需的前體物質(zhì)對(duì)阿維菌素的滲入研究表明:配糖體骨架是由一個(gè)a支鏈脂肪酸S(+)-甲基丁酰脂肪酸或異丁酰脂肪酸為起始，7個(gè)乙酸鹽和5個(gè)丙酸鹽

2、頭尾聚合而成，類似脂肪酸的合成方式。最終經(jīng)修飾形成糖苷配基。C-25位的不同的取代基分為a,b組分，a組分的二甲基丁酸基來源于S(+)-甲基丁酰CoA,b組分的異丁?；鶃碓从诋惗□oA,S(+)-甲基丁酰CoA、異丁酰CoA分別由L-異亮氨酸、L-頡氨酸通過脫氨、轉(zhuǎn)氨和脫羧作用形成。與糖苷配基相聯(lián)的雙糖分子為齊墩果糖，是由葡萄糖分子直接轉(zhuǎn)化而來。阿維菌素大環(huán)的合成可以有兩種起始前提，即支鏈脂肪酸和支鏈氨基酸，其中支鏈脂肪酸是比支鏈氨基酸更直接的前體，它們?cè)诰w細(xì)胞內(nèi)都形成支鏈脂酰輔酶A，即S(+)-甲基丁酰脂肪酸和異丁酰脂肪酸，它們一方面可以作為大環(huán)起始單元，另一方面又可以降解為乙酰CoA和

3、丙酰CoA等大環(huán)合成材料，但這并不是必要的，乙酰CoA和丙酰CoA等小分子物質(zhì)的來源主要還是靠其它途徑。大環(huán)合成起始單元S(+)-甲基丁酰脂肪酸是脂肪酸和a組分阿維菌素所競(jìng)爭(zhēng)的共同前體，而異丁酰CoA是脂肪酸和b組分阿維菌素所競(jìng)爭(zhēng)的共同前體,如果加入特定脂肪酸抑制劑可使微生物細(xì)胞內(nèi)的代謝途徑發(fā)生改變，例如加入anteiso類型脂肪酸抑制劑可使S(+)-甲基丁酰脂肪酸生成該類脂肪酸的途徑被阻斷，從而提高了a組分的含量。另外國(guó)外也有很多人證實(shí)了阿維菌素合成的次級(jí)代謝與脂肪酸合成的初級(jí)代謝競(jìng)爭(zhēng)相同的前體,即此加入特定脂肪酸合成的抑制劑,會(huì)使AVM的某一組分含量上升。在某些條件下生成脂肪酸的途徑會(huì)加強(qiáng)

4、。從生產(chǎn)上看的確如此，如在風(fēng)量不足的情況下或停電憋罐后，菌體在染色過程中會(huì)形成一個(gè)環(huán)行，可能是油脂等滲出物不溶于水而形成，在提取過程中的表現(xiàn)也是有些加油多的罐批會(huì)影響提取板框過濾，而產(chǎn)油的罐批并不影響此過程而是在蒸干后在有壓力的環(huán)境放置時(shí)間長(zhǎng)會(huì)有大量油脂滲出，經(jīng)取樣化驗(yàn)阿維菌素含量在3%以上。并且這種菌絲在浸泡后二次過濾時(shí)濾液明顯發(fā)黃，靜止分層后下部有油樣物質(zhì)，浸提液濃縮也會(huì)受到影響，這些油最后被帶到精粉的結(jié)晶過程。在結(jié)晶過濾過程中被除掉。阿維菌素的甲基化修飾 與大環(huán)內(nèi)酯C-5和雙糖中的C-3', C-3"相聯(lián)的3個(gè)甲基都來源于蛋氨酸的5-甲基，并且雙糖先進(jìn)行甲基化，然后才連

5、接到糖苷配基上。阿維菌素氧原子的來源 糖苷配基中的氧原子來源于標(biāo)記的乙酸鹽,C-21位的氧來源于二甲基丁?；虍惗□；?，但苯并呋喃C-6和C-8a之間的氧則可能來源于分子態(tài)氧。阿維菌素合成途徑阿維菌素的8個(gè)組分中，a與b的區(qū)別僅是起始物不同，即S(+)-甲基丁酰脂肪酸或異丁酰脂肪酸，其他部分完全一樣，a組分的合成途徑見圖2a相應(yīng)的b組分由纈氨酸、異丁基酸鹽等起始。C-22、C-23的雙鍵的組分1由組分2脫水形成; B組分通過阿維菌素B-O-甲基轉(zhuǎn)移酶而轉(zhuǎn)變?yōu)椤癆”組分。通過上述情況可以看出A、B和1、2組分能夠轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化是通過不同條件下不同基因表達(dá)產(chǎn)酶實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)多尺度觀點(diǎn)優(yōu)化操作條件可以提高

6、目標(biāo)組分的含量；而a、b 組分并不能互轉(zhuǎn)化，也就是起始物就決定了應(yīng)該是a或b組分。1.3發(fā)酵液質(zhì)量改善針對(duì)提取反映油多問題的解決首先發(fā)酵過程入手，減少加油量及控制生產(chǎn)菌代謝途徑使之少產(chǎn)脂類物質(zhì)。1、 加強(qiáng)車間管理，按時(shí)加油，以少量多次為原則，不允許操作工長(zhǎng)時(shí)間在操作間內(nèi)聊天等，至少作到每班少用油5L，這樣整個(gè)批次至少減少用油100L。加強(qiáng)加油記錄管理。2、 加強(qiáng)現(xiàn)有參數(shù)的潛力挖掘，嚴(yán)格觀察菌絲形態(tài)（自溶、堆積、結(jié)團(tuán)、大小、顏色、規(guī)則程度等），并建議加測(cè)黏度，并加強(qiáng)各參數(shù)相關(guān)的分析。3、 結(jié)合現(xiàn)有條件，優(yōu)化各控制參數(shù)，主要包括下面幾項(xiàng)：a、溫度控制，實(shí)驗(yàn)變溫控制，高-低-高的方法；b、攪拌最后一天停攪拌觀察對(duì)目的產(chǎn)物積累影響程度；c、優(yōu)化通風(fēng)根據(jù)4#發(fā)酵罐在線PH、DO改變前期和后期通風(fēng)；d、加強(qiáng)補(bǔ)糖控制改善菌絲形態(tài)，減少自溶。4、 改善油質(zhì)量 ，主要改變消油參數(shù)，并嚴(yán)格控制；再者除了密度外加測(cè)油的酸價(jià)和碘價(jià)以反應(yīng)油的新鮮程度。5、 保證風(fēng)壓、風(fēng)量，實(shí)踐證明風(fēng)量不足及風(fēng)壓力過低是造成發(fā)酵液質(zhì)量差的主要原因。6、 加強(qiáng)發(fā)酵液放罐后的工藝改善，加強(qiáng)發(fā)酵液預(yù)處理過程