Improvement of Antibiotic Producing Microorganisms by Genetic Engineering

自然界存在許多微生物可以合成臨床醫療 用的抗生素,但是一般未經過基因改良的菌株 不會累積足夠的抗生素以供給生物活性和臨床 試驗.因此菌種改良使微生物能有高的抗生素 產量以符合大量生產之經濟性原則是有其必要 性.一些臨床重要的抗生素,例如抗癌物質 Rebeccamycin、Mitomycin、Violacein等,抗真菌和細菌 物質Pyrrolnitrin、Actinomycin、Triostin、Paclcamycins 、Thiostrepton、Partricin-B等都是利用色胺酸為其 生化合成之直接前驅物.本研究計畫將利用基 因工程技術改良微生物以生產上述之抗生素, 其原理是轉殖色胺酸生產菌中之色胺酸合成相 關基因於有合成抗生素能力之微生物,以增加 前驅物累積量供菌體生產抗生素.本實驗在過 去數年利用傳統菌種改良和基因重組技術已經 從大腸桿菌得到具有抗回饋抑制的色胺酸合成 基因群(Trp opreon)片段,並且證明這段Trp opreon基 因轉殖於菌體後再經過質體之倍數放大,可以 使色胺酸生合成有極大的幫助.因此本計畫將 延續這研究成果,利用相同之Trp opreon轉殖並擴 大其之基因數以改良現有的抗生素產菌.研究 時程分為五年,每一年將改良菌種使生產一種色胺酸相關之抗生素,依次為Pyrrolnitrin、 Rebeccamycin、Mitomycins、Violacein和Partricin-B.基因 轉殖與其在微生物宿主中的表現和發酵生產抗 生素是本研究計畫之重點,這包括(1)不同轉殖質體的選擇與構築以達到在各類微生物體內有 高的表現.轉殖質體將包括一般的質體和特殊 Integration plasmids;(2)不同質體轉殖方法的探討以 尋求不同微生物品種接受外來基因之可行條件 ;(3)生理生化之研究以期達到穩定基因工程菌 生產抗生素的目的;(4)發酵條件之探討以求抗 生素生產最適化製程;(5)抗生素之生物活性測 試系統建立和有效成分提取;(6)研究抗生素相 關生合成之路徑,規劃利用基因工程技術開發 新抗生素"Hybrid antibiotic"的生產以利延續未來 抗生素開發之計畫.抗生素工業在全世界醫藥 品工業占有20%以上的比例,在國內也是屬於能 自製的重要原料藥.實在不容忽視其發展潛力,國內抗生素工業近年來發展的速度極慢,不僅 在技術引進、產程改良、經營策略方面沒有多 大進展,在生物技術的應用及研究發展等方面 更沒有具體的成果.這些裹足不前的結果部分 是工業上游之菌種開發和改良研究不夠所造成 的,因此本研究室成立之宗旨在於加入抗生素 工業上游之研究開發,希望藉此計畫之推動與 延續能強化國內抗生素之研究領域,並且期望 能移轉高產率之抗生素生產菌給工業界應用.

Project ID:PB8407-1045
External Project ID:NSC84-2331-B182-043-BA