[发明专利]GMRA1,2,3化合物及其生物合成与应用

说明书

本发明构建了一株绛红色小单孢菌GMA102工程菌，通过基因工程技术，剔除gmrA基因，阻断其对加拉糖胺3”‑N‑的甲基化。构建gmrA基因缺失工程菌，获得绛红色小单孢工程菌GMA102。通过培养绛红色小单孢工程菌GMA102，经发酵得到发酵液，借助发酵过程进行生物合成，得到氨醛糖化合物GMRA1,2,3；通过离子交换法，快速从发酵液中提取精制氨醛糖GMRA1,2,3新产品，该化合物GMRA1,2,3具有抗枯草芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、藤黄微球菌、抗原虫作用。

技术领域

本发明属生物合成制药领域，涉及氨醛糖类生物药物的研究开发与产业化及其关键技术的发明。

背景技术

氨糖类药物已经在临床上应用了几十年，特别是在抗感染方面，临床应用将近80年，效果显著，经久不衰。庆大霉素是其中的典型代表。早期对庆大霉素的研究确认，具有抗菌，抗原虫和抗蠕虫等作用。最新研究发现，庆大霉素等氨糖类化合物还具有抗癌，抗遗传病和抗病毒等作用。因此，从氨糖类功能性化合物中发现新功能，特别是寻找新型氨糖化合物，是药物研究开发的重要途径之一，受到科学家的高度重视。特别是发现新型氨糖化合物，更是国际性难题，也是药物学家之殷殷期盼。

通过代谢工程，研究各类药用微生物基因组上与药物合成有关的关键基因及其独特功能，来揭示不同化合物的生物合成途径与结构修饰，来提高药品质量，创造新型药物，并筛选新型功能性化合物，是当前药物研究开发的途径之一，也是热点之一，受到高层次科学家的青睐。

产生氨糖类生理活性药物的药用微生物有链霉菌，小单孢菌等。它们都有一个共同特点，就是代谢产物丰富，除了主产物外，还能合成少量，甚至微量的其它活性产物。这其中最复杂的要算小单孢菌了。如产生庆大霉素的绛红色小单孢菌，产生西索霉素的伊纽小单孢菌，产福提霉素的橄榄星小单孢菌等。这给从小单孢菌代谢合成寻找新化合物埋下了伏笔。

庆大霉素产生菌主要是小单孢菌，生物合成途径复杂，组分多种多样，有A，B，C等不同类别，研究最多的是C组分及其生物合成与基因组学。A，B组分以抗原虫为主，C组分以抗菌为主。不同组分有着不同的用途，堪称全身是宝。

庆大霉素C族复合物，包括：C1a、C1、C2、C2a和C2b等，各个组分差异仅仅在甲基化的多少，以及甲基化的位点。不同位点的甲基化，以及甲基化的多少，影响着其关键的生理活性，甚至副作用。比如，庆大霉素C1a其抗菌活性比其它组分高，又是进一步开发半合成抗生素（依替米星）的母体，因此备受关注，所以，寻找含有新型结构特点的氨基寡糖，就显得非常有意义了。

但是，由于糖类研究至今仍然是生命科学的难题。庆大霉素族代谢产物属氨糖类，因此，同样属国际性难题。基于氨糖化合物生物合成的多样性，潜含着可能具有巨大应用价值的生理活性物质。因此，几十年来，科学家一直在这一特殊领域，展开研究，期望得到新的化合物。特别是从代谢组学，基因组学，功能基因研究等方面入手，期望获得新化学实体，但收效甚微。

随着对氨糖类化合物生理功能研究的深入，近十多年来，发现氨糖类化合物，不仅仅具有抗感染功能，还有抗癌，抗病毒，甚至治疗遗传病等潜在功效，因此，得到了科学家的高度重视，研究愈发得到关注。

随着生命科学及其代谢工程技术的发展，对庆大霉素等生物合成基因的研究，不断取得新进展。随着对氨糖类生物合成基因功能研究的深入，对庆大霉素生物合成关键基因的认识越来越辩证。发现有些重要基因，潜伏着与理论预测不同，或者功能更多，且功能多样的奇妙特征，为发现新化合物增添了新的魅力。

在借助生物学实验进行论证与阐明关键功能基因的过程中，构建了许多与产业化应用息息相关的新物种，解决了产业化中的关键技术难题，但还是很难发现新化合物。通过生物学实验，论证了gmrA基因的甲基化功能。有意义的是，该基因不仅仅只修饰核糖体上的甲基化，同时还与绛红糖胺3’,4’双脱羟基有关。此外，还与3”-N的醛基化有关联。