Эритромицин является поликетидного антибиотик, продуцируемый грам-положительные бактерии почвы Saccharopolyspora erythraea, а текущее производство было постепенно улучшилось до ~ 10 г / л в течение десятилетий традиционного мутагенеза и отбора протоколы и позже через процесс оптимизации схемы 1-6. Мутагенеза и отбора стратегий часто встречаются в природных антибиотиков развития продукта в результате трудностей в культивировании и / или генетической обработки родной хозяева производства и в связи с доступными антибиотиками активности или улучшение фенотипа роста, чтобы помочь выбора. В случае эритромицин, С. erythraea ограничен медленным ростом профиля и отсутствием более прямые методы генетической манипуляции (по отношению к организмам, таких как кишечная палочка), тем самым, препятствуя быстрому улучшению производства и биосинтез новых производных. Признав производственных вопросов и открыл diversificatiпо возможности с соединения, такие как эритромицин, научного сообщества стали преследовать мысль о гетерологичных биосинтеза (рис. 1) 7. Эти усилия совпали с имеющейся информацией последовательность для эритромицин кластера генов 8-11. Следует подчеркнуть, что число последовательности сложных природных скоплений продукта гена значительно расширил 12-16, обеспечивая стимул для дальнейших усилий в гетерологичных биосинтеза доступ к закодированной лекарственных потенциал. Чтобы сделать это, гетерологичный восстановление требует, чтобы новый хозяин удовлетворения потребностей конкретного пути биосинтеза. E. палочки предоставляет техническую удобства, широко охватывающей множество методов молекулярной биологии и метаболических процессов и инженерного стратегии разработки продукта. Тем не менее, по сравнению с родным хозяевами производства, E. палочка не проявляют такой же уровень сложные природные производства продукта. Поэтому неизвестно, будет ли E. палочка может служить жизнеспособным вариантом для гетерологичных сложных природных биосинтеза продукта. Тем не менее, предполагается, что E. палочка была бы идеальной организма-хозяина, если гетерологичных биосинтеза может быть достигнуто.
С этой целью в виду, первоначальные усилия начали производить поликетидного агликона 6-deoxyerythronolide B (6dEB) через Е. палочки. Тем не менее, родные E. метаболизма кишечной не может обеспечить заметное уровня ацетил-КоА и (2S)-methylmalonyl-КоА прекурсоров, необходимых для поддержки 6dEB биосинтеза не могла нового хозяина посттрансляционно изменить deoxyerythronolide синтазы B (DEBS) ферментов. Для решения этих вопросов, метаболический путь состоит из родных и гетерологичные ферменты был построен в E. палочка такая, что экзогенно пропионат кормят был преобразован внутриклеточно в ацетил-КоА, а затем (2S)-methylmalonyl-КоА, во время инженерной чтобы завершить этот путь, ген SFP был помещен в гоэлектронной хромосомы E. палочки BL21 (DE3) для получения нового штамма называют BAP1. Фермент Sfp является phosphopantetheinyl трансферазы способны крепления 4'-phosphopantetheine кофактора в DEBS ферментов 17,18. Три DEBS генов (каждый ~ 10 кб) были затем помещены на двух отдельно выбирается выражение векторов, содержащих индуцибельной T7 промоутеров. После ключевые настройки после индукции температуры (до 22 ° C), DEBS гены были согласованно, высказанные в рамках BAP1 в активном состоянии способны генерировать 6dEB 19.
Стремление к полной эритромицин биосинтеза затем начали использовать аналогичный кластер генов от Micromonospora megalomicea или гибридный путь состоит из генов S. erythraea, С. fradiae и С. venezuelae которые производятся промежуточные эритромицин C и 6-deoxyerythromycin D, соответственно, 20-22. Недавно наша группа расширила эти усилия, производя erythromycin (наиболее клинически значимых форм эритромицина) через Е. палочки. В отличие от предыдущих работ, наша стратегия согласованно выразили 20 оригинальных С. erythraea генов, необходимых для биосинтеза поликетидного, deoxysugar биосинтеза и привязанности, дополнительный пошив одежды, и самостоятельно сопротивления (рис. 2). В общей сложности, 26 (отечественные и гетерологичных) гены были разработаны, чтобы позволить E. палочки для получения эритромицин в дозе 4 мг / л, 23,24. Этот результат установила полное производство комплекса поликетидного природный продукт с использованием E. палочки и служит основой для привлечения этой новой опции производства или заниматься новыми.