Новітні підходи до одержання та модифікації антибіотиків

пеніцилінового ряду

1. β-лактами являють собою найбільш важливу групу антибіотиків, що займають 65 % ринку світових антибіотиків

2. Продажі цих необхідних і важливих сполук, в тому числі пеніциліну, цефалоспорину цефокситину, монобактаму, клавуланової кислоти та карбапенему, досягли понад 20 мільярдів доларів на рік.

Історія продуцентів пеніцилінуPenicillium notatun – 2-10 мг/лPenicilluim chysogenum NRRL 1951 – 85 мг/лPenicilluim chysogenum NRRL 1951 B25 – 300 мг/л Penicilluim chysogenum NRRL 1951 B25 – 300 мг/лPenicilluim chysogenum X-1612 – 500 мг/лPenicilluim chysogenum Wis Q-176 – 800 мг/лPenicilluim chysogenum Wis BL3-D10 – 600 мг/лPenicilluim chysogenum Wis 48-701 – 700 мг/лPenicilluim chysogenum Wis 49-133 – 1000 мг/лPenicilluim chysogenum Wis 54-1255 – 2500 мг/лPenicilluim chysogenum AS-P-78 – 6000 мг/лPenicilluim chysogenum – 22 г/л

Вторинні метаболіти Penicillium chrysogenum.

Продуцент антибіотику і не тільки

ФАТ – фактор активації

тромбоцитів Пеніцилін G ацилази

ФАТ – фактор активації тромбоцитів

ФАТ має широкий спектр дії на патогенні гриби

За експерементальними данними встановлена важлива роль ФАТ у регуляції конідіогенезу у Penicillium chrysogenum

Інгібує ріст: Aspergillus fumigatus, численні патогени рослин та роди гриба Aspergillus nidulans

Penicillium chrysogenum IFL1 синтезує активні метаболіти при рості на відходах сільського господарства

Росте на виноградних відходах і сироватці Синтезує пеніцилін Синтезує активні вторинні метаболіти

Переваги: Екологічність Дешевість сировини для вирощування

Антимікробна дія сироватки після вирощування продуцента

Інгібує ріст бактерій: Staphylococcus aureus, Bacillus

cereus і Pseudomonas aeruginosa грибів роду Fusarium oxysporum амеб Acanthamoeba polyphaga

PGA – пеніцилін G ацилази

Фермент – необхідний в фармацевтичній промисловості для виробництва беталактамних антибіотиків

Щорічне споживання даного ферменту було оцінене в межах 10 – 30 млн. тонн

Може бути використаний для виробництва хіральних і ахіральних сполук, зручних для виробництва синтронів і активних речовин для фармацевтичної промисловості

Генне маніпулювання

Секвенування генома промислового надпродуцента пеніциліну Penicillium

chrysogenum NCPC10086

Результати секвенування даного геному надпродуценту:

Велика кількість мутацій, вставок і делецій, і cтруктурних варіацій.

69 нових генів, які не існують в послідовності генома штаму Penicillium chrysogenum Wisconsin54-1255

Деякі з цих 69 генів беруть участь у енергеничному обміні, кругообігу азоту і метаболізмі глутатіону

Знайдені ділянки, що беруть участь у біосинтезі пеніциліну

Злиття протопластів

Даний метод підвищив вихід пеніциліну на 290 – 390% від батьківського штаму

Шляхи інтенсифікації промислового біосинтезу

пеніциліну

Іммобілізація з пінополіуретаном Іммобілізація в бісері (кульках) калію

альгінату

Іммобілізовані клітини Penicillium chrysogenum

Застосування пінополіуретану для іммобілізації клітин для прискорення процесу ферментації

Даний метод збільшив вихід пеніциліну у 12 разів, порівнюючи із звичайним методом культивування

Іммобілізація за допомогою кальцію альгінату

Можливість безперевного одержання антибіотику пеніциліну впродовж 7 днів роботи ферментера, на відміну від 48 годин традиційного культивування

Висновки

Penicillium chrysogenum був і залишаеться мікроорганізмом, який відкриває нові ідеї і дає змогу реалізовувати нові досягнення

β-лактами являють собою найбільш важливу групу антибіотиків, що складає 65 % ринку світових антибіотиків

Гриби роду Penicillium синтезують не тільки пеніцилін і його похідні, а також інші цінні активні вторинні метболіти

Для більшого розуміння структурних варіацій надпродуцента пеніциліну секвенували промисловий штам Penicillium chrysogenum NCPC10086, що дозволило відкрити нові шляхи генних маніпуляцій