[發明專利]GMRA1,2,3化合物及其生物合成與應用

在審

• 申請號: 202110236001.6
• 申請日: 2021-03-03
• 公開（公告）號: CN112725257A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 洪文榮;陳碧;陳躍
• 申請（專利權）人: 莆田學院;福州市鼓樓區榮德生物科技有限公司
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/74;C12N15/54;C07H15/236;A61P31/04;A61P31/12;A61P35/00;A61P33/02;C12R1/31
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 饒文君;蔡學俊

本發明構建了一株絳紅色小單孢菌GMA102工程菌，通過基因工程技術，剔除gmrA基因，阻斷其對加拉糖胺3”?N?的甲基化。構建gmrA基因缺失工程菌，獲得絳紅色小單孢工程菌GMA102。通過培養絳紅色小單孢工程菌GMA102，經發酵得到發酵液，借助發酵過程進行生物合成，得到氨醛糖化合物GMRA1,2,3；通過離子交換法，快速從發酵液中提取精制氨醛糖GMRA1,2,3新產品，該化合物GMRA1,2,3具有抗枯草芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、藤黃微球菌、抗原蟲作用。

技術領域

本發明屬生物合成制藥領域，涉及氨醛糖類生物藥物的研究開發與產業化及其關鍵技術的發明。

背景技術

氨糖類藥物已經在臨床上應用了幾十年，特別是在抗感染方面，臨床應用將近80年，效果顯著，經久不衰。慶大霉素是其中的典型代表。早期對慶大霉素的研究確認，具有抗菌，抗原蟲和抗蠕蟲等作用。最新研究發現，慶大霉素等氨糖類化合物還具有抗癌，抗遺傳病和抗病毒等作用。因此，從氨糖類功能性化合物中發現新功能，特別是尋找新型氨糖化合物，是藥物研究開發的重要途徑之一，受到科學家的高度重視。特別是發現新型氨糖化合物，更是國際性難題，也是藥物學家之殷殷期盼。

通過代謝工程，研究各類藥用微生物基因組上與藥物合成有關的關鍵基因及其獨特功能，來揭示不同化合物的生物合成途徑與結構修飾，來提高藥品質量，創造新型藥物，并篩選新型功能性化合物，是當前藥物研究開發的途徑之一，也是熱點之一，受到高層次科學家的青睞。

產生氨糖類生理活性藥物的藥用微生物有鏈霉菌，小單孢菌等。它們都有一個共同特點，就是代謝產物豐富，除了主產物外，還能合成少量，甚至微量的其它活性產物。這其中最復雜的要算小單孢菌了。如產生慶大霉素的絳紅色小單孢菌，產生西索霉素的伊紐小單孢菌，產福提霉素的橄欖星小單孢菌等。這給從小單孢菌代謝合成尋找新化合物埋下了伏筆。

慶大霉素產生菌主要是小單孢菌，生物合成途徑復雜，組分多種多樣，有A，B，C等不同類別，研究最多的是C組分及其生物合成與基因組學。A，B組分以抗原蟲為主，C組分以抗菌為主。不同組分有著不同的用途，堪稱全身是寶。

慶大霉素C族復合物，包括：C1a、C1、C2、C2a和C2b等，各個組分差異僅僅在甲基化的多少，以及甲基化的位點。不同位點的甲基化，以及甲基化的多少，影響著其關鍵的生理活性，甚至副作用。比如，慶大霉素C1a其抗菌活性比其它組分高，又是進一步開發半合成抗生素（依替米星）的母體，因此備受關注，所以，尋找含有新型結構特點的氨基寡糖，就顯得非常有意義了。

但是，由于糖類研究至今仍然是生命科學的難題。慶大霉素族代謝產物屬氨糖類，因此，同樣屬國際性難題。基于氨糖化合物生物合成的多樣性，潛含著可能具有巨大應用價值的生理活性物質。因此，幾十年來，科學家一直在這一特殊領域，展開研究，期望得到新的化合物。特別是從代謝組學，基因組學，功能基因研究等方面入手，期望獲得新化學實體，但收效甚微。

隨著對氨糖類化合物生理功能研究的深入，近十多年來，發現氨糖類化合物，不僅僅具有抗感染功能，還有抗癌，抗病毒，甚至治療遺傳病等潛在功效，因此，得到了科學家的高度重視，研究愈發得到關注。

隨著生命科學及其代謝工程技術的發展，對慶大霉素等生物合成基因的研究，不斷取得新進展。隨著對氨糖類生物合成基因功能研究的深入，對慶大霉素生物合成關鍵基因的認識越來越辯證。發現有些重要基因，潛伏著與理論預測不同，或者功能更多，且功能多樣的奇妙特征，為發現新化合物增添了新的魅力。

在借助生物學實驗進行論證與闡明關鍵功能基因的過程中，構建了許多與產業化應用息息相關的新物種，解決了產業化中的關鍵技術難題，但還是很難發現新化合物。通過生物學實驗，論證了gmrA基因的甲基化功能。有意義的是，該基因不僅僅只修飾核糖體上的甲基化，同時還與絳紅糖胺3’,4’雙脫羥基有關。此外，還與3”-N的醛基化有關聯。