Среди наиболее распространенных антибиотиков, применяемых для лечения различных инфекционных заболеваний, отдельно место принадлежит препаратам из группы цефалоспоринов. Они эффективны в борьбе с различными микроорганизмами, поэтому используются для лечения многих инфекционных заболеваний человека.

Цефалоспорины — одни из наиболее обширных классов антибиотиков. Вследствие своей хорошей эффективности и низкой токсичности цефалоспорины получили широкое распространение в клинической практике. Применяемые в медицине цефалоспорины синтезируются из общего предшественника — так называемого цефалоспорина С (цефС), вырабатываемого грибом-аскомицетом Acremonium_chrysogenum.

Разумеется, по мере наработки и применения антибиотика возникает потребность в поиске эффективных штаммов микроорганизмов, синтезирующих цефалоспорины. Для этого, в частности, надо изучить механизмы биосинтеза цефалоспорина С в мицелиальном грибе Aсremonium сhrysogenum. Зная, каким образом образуются цефалоспорины, можно будет улучшить процессы синтеза этого антибиотика. Оптимизация методов культивирования промышленных штаммов A.chrysogenum, разработка рациональных подходов к созданию более эффективных и стабильных продуцентов цефалоспорина С методами генетической инженерии требуют углубленного понимания молекулярных механизмов физиологического и генетического контроля биосинтеза антибиотика и оптимизации методов генетического манипулирования с мицелиальными грибами.

В России решением этой задачи занят коллектив учёных Центра«Биоинженерия» РАН (М.А.Эльдаров, Жгун А.А. Бартошевич Ю.Э. и др.)и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН (Безсонов Е.Е., Калебина Т.С.). Ранее этим учёные получили промышленный штамм-суперпродуцент цефалоспорина С, отличающийся такими важными характеристиками как полная прототрофность (способность синтезировать необходимые вещества самостоятельно), а также низкий уровень промежуточных форм метаболизма цефС (тем самым уменьшается содержание примесей в готовом продукте).

Для создания генно-инженерных (рекомбинантных) штаммов A.chrysogenum с повышенным уровнем биосинтеза цефС генетики выделили гены A.chrysogenum, кодирующие ключевые белки биосинтеза и транспорта этого цефалоспорина С – так называемые экспандазу cefEF, превращающую пенициллин N в деацетоксицефалоспорин С последующим образованием дезацетилцефалоспорина С, и мембранный транспортер cefT, отвечающий за экспорт цефС из клеток A.chrysogenum в среду культивирования. Следом за этим были сконструированы «кассеты экспрессии» гена cefEF и гена, кодирующего N-концевой гибрид cefT с желтым флуоресцентым белком YFP под контролем промотора gpdA A.nidulans.

Кроме того, микробиологи и генетики разработали протокол агробактериальной трансформации лабораторного и промышленных штаммов A.chrysogernum. А в настоящее время проводятся исследования по сравнительному молекулярно-генетическому анализу лабораторного и промышленного штаммов A.chrysogenum и по идентификации генов, дифференциально экспрессируемых у данных штаммов.

Источник информации: Центр «Биоинженерия» РАН.

Дополнительная информация: Эльдаров Михаил Анатольевич, Центр «Биоинженерия» РАН, руководитель проекта. . Москва, Проспект 60-летия Октября, 7/1, тел. 499–135–73–19, e-mail: eldarov@biengi.ac.ru

По материалам: