Получение мутантов продуцентов, утративших способность к синтезу одного или нескольких фрагментов антибиотика. Создание идиотрофных мутантов.

Другой способ получения антибиотиков (мутасинтез) состоит в использова­нии для их биосинтеза так называемых “блокированных” мутантов, у которых в результате мутации изначально отсут­ствует (блокировано) определенное звено в цепи реакций, веду­щих к синтезу антибиотика. Такие блокированные мутанты не способны образовывать молекулу антибиотика целиком. Получение таких мутантов осуществляется обычно методами генной инженерии и будет более подробно рассмотрено в соответствующем разделе курса. Сущность метода состоит в том, что в питательную среду, где осуществляется культивирование таких блок-мутантов, в идиофазе вводят различные мутасинтоны D* (вещества близкие по структуре соединению D, синтез которого блокирован). Поскольку для ферментов вторичного метаболизма характерна низкая субстратная специфичность, то эти аналоги блокированного предшественника антибиотика могут быть трансформированы ферментной системой клеток блок-мутантов в ана­логи самого антибиотика – вещества E*. Этот процесс носит название мута­ционный биосинтез. Определенные мутанты, так называемые идиотрофы, способны синтезировать только половину молекулы антибиотика, а среда должна быть обогащена другой ее половиной.

3. Синтез мутасинтонов – аналогов фрагментов молекулы антибиотика. Включение мутасинтонов в молекулу антибиотика. Ферментация – образование мутасинтетических антибиотиков. Перспективы использования мутасинтеза для получения новых антибиотиков.

Мутасинтез — один из перспективных методов получения новых антибиотиков методом направленного биосинтеза. Суть его состоит в том, что в результате генетических манипуляций получают мутант продуцента, который потерял способность синтезировать один или несколько фрагментов молекулы антибиотика. При внесении в среду для культивирования такого мутанта недостающих фрагментов, синтезированных химическим путем, или других, близких им по химической структуре соединений, мутант способен включать их в молекулу образуемого антибиотика. Итак, пути регулирования обмена веществ у синтезирующих антибиотики микроорганизмов связаны в основном с изменениями условий их культивирования, с характером их развития. При этом следует иметь в виду, что продукты жизнедеятельности микроорганизмов, или так называемые конечные продукты метаболизма, по-видимому, оказывают на биосинтез антибиотиков большее влияние, чем, например, предшественники образования антибиотических веществ. Рассмотренные здесь основные способы вмешательства в метаболизм микроорганизмов, позволяющие осуществить направленный синтез антибиотиков, и отдельные примеры такого процесса показывают, что проблема направленного получения антибиотических веществ имеет огромное теоретическое и практическое значение. Однако успешное решение этой проблемы возможно на основе глубокого изучения физиологии обмена веществ организма и путей биосинтеза антибиотиков. Вместе с тем необходимо иметь в виду, что направлять биосинтетическую деятельность того или иного организма можно только в пределах его наследственной способности образовывать в процессе жизнедеятельности те или иные антибиотики. Иными словами, создание различных условий культивирования, например, для РепкПИит chrysogenum или любого другого продуцента пенициллина и введение в субстрат предшественников позволяют ожидать биосинтез только пенициллинов. Такой организм, по-видимому, никогда не сможет синтезировать антибиотики типа стрептомицина, фумагиллина или полимиксина. Те же самые закономерности имеют место и в отношении любых других продуцентов антибиотиков. Продукты мутасинтеза называются мутасинтонами.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется мутасинтоном?

2. Что такое мутасинтез?

3. Какие организмы называют идиотрофами?

4. Что такое направленный биосинтез антибиотиков?

Тезисы лекции № 11