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食品与发酵工业FOODANDFERMENTATIONINDUSTRIES

DOI:10.13995/ki.11-1802/ts.040853

引用格式:徐建国,胡哲华,张毅,等.基于非靶向代谢组学分析理性强化西索米星的生物合成[J].食品与发酵工业,2025,51

(13):204-211.XUJianguo,HUZhehua,ZHANGYi,etal.Rationalenhancementofsisomycinbiosynthesisbasedonuntar-

getedmetabolomicsanalysis[J].FoodandFermentationIndustries,2025,51(13):204-211.

基于非靶向代谢组学分析理性强化西索米星的生物合成

1,2111311,2∗

徐建国,胡哲华,张毅,李会,徐国强,张晓梅,史劲松

1(江南大学生命科学与健康工程学院,江苏无锡,214122)2(江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡,214122)

3(江南大学生物工程学院,江苏无锡,214122)

摘要西索米星是一种氨基糖苷类广谱抗生素,具有广阔的应用前景。目前,因缺少理性指导,提高西索米星

的微生物发酵水平仍面临困难。该研究以课题组前期选育的西索米星高产菌株和出发菌株为研究对象,基于其

发酵特性差异,利用非靶向代谢组学技术对其代谢差异进行分析。KEGG功能通路分析发现,绝大部分代谢物

属于代谢类,最多的是氨基酸代谢,其次是脂质代谢和次级代谢物的生物合成以及辅因子类的代谢。进一步分

析发现,2株菌在不同发酵时期的代谢物差异显著,中心代谢途径中的主要差异代谢物为黄素单核苷酸;氨基酸

代谢途径中的主要差异代谢物为赖氨酸和组氨酸;与西索米星合成途径相关的主要差异代谢物N-乙酰氨基葡

萄糖的丰度显著下调。基于上述分析结果,发现赖氨酸的添加强化了西索米星的生物合成,较不添加时提高了

25.8%。该研究为基于代谢调控的西索米星生产菌株选育及发酵优化提供了指导和参考。

关键词西索米星;伊尼奥小单孢菌;非靶向代谢组学;代谢差异;理性优化

[3][4]

西索米星(sisomicin)是一种氨基糖苷类抗生素,(netilmicin)和普拉佐米星(plazomicin),而经化

[1]

由小单孢菌属产生的次级代谢产物。并且,西索学结构改造后的萘替米星能显著降低肾毒性,可用于

米星化学结构与庆大霉素相似,可作为庆大霉素合成治疗革兰氏阴性杆菌所致的严重感染,因而西索米星

[2]

的中间体,西索米星的生物合成途径如图1所示。具有广阔的应用前景和良好的经济效益。

此外,西索米星作为前体物还可进一步合成萘替米星

图1西索米星的生物合成途径

Fig.1Biosyntheticpathwayofsisomicin

西索米星的主要生产工艺是微生物发酵法,常见菌株的选育,直接克隆天然产物的代谢途径在异源宿

的生产菌株为小单孢菌。由于野生型菌株积累西索米主中进行表达从而实现目标产物的高效合成已成为一