青霉素形態代謝工程研究取得進展

　　中科院合肥物質科學研究院技術生物與農業工程研究所鄭之明研究員及其科研團隊承擔的國家863課題圍繞“形態基因-代謝活性-產率”的研究思路，將RNA干擾技術與形態代謝工程相結合，在產黃青霉形態代謝工程研究方面取得重要進展。

　　產黃青霉( Penicillium chrysogenum)是工業上用于發酵生產青霉素的重要真菌。作為絲狀真菌，產黃青霉一般是通過菌絲延伸和分枝進行生長，但具體調控機制尚未完全了解。

　　菌絲形態差異直接影響青霉素發酵效價，這已成為工業上的共識。幾丁質作為真菌細胞壁的主要成分，在決定頂端生長、分枝以及細胞壁分化等形態變化的相關過程中居核心地位。技術生物所項目組采用調控幾丁質合成酶表達量、細胞壁幾丁質含量、發酵過程中菌絲體形態，實現促進次生代謝產物的技術途徑。

　　在鄭之明指導下，博士研究生劉會將III類幾丁質合成酶CHS4基因選為目的基因，構建干擾載體以研究chs4的基因功能。反轉錄PCR結果顯示，各轉化株中，chs4基因沉默的程度有所不同。搖瓶發酵發現，突變株與原始菌形態差異明顯，其生長緩慢，菌絲短、分支多，所有轉化株的孢子產生率相對于原始菌都有明顯下降，這暗示著chs4在孢子形成中有重要作用。

　　放大發酵發現，大多數突變株菌絲生長較原始菌短小，膨脹、分支數增加，進入發酵后期，菌絲發生纏繞形成菌絲團甚至菌絲球。在一定范圍內，青霉素產量與菌絲團緊密度呈正相關，與chs4表達量呈負相關，其中，干擾突變株 PcRNAi2-1青霉素產量比原始菌提高41%。研究人員由此推斷，chs4基因沉默影響了產黃青霉形態，使菌絲體發生短小、膨脹、分支增加等變化，而此種形態更有利于菌絲聚集成菌球，進一步降低了發酵液粘度，有利于物質傳遞，提高青霉素產量。

　　相關研究論文發表在Applied Microbiology and Biotechnology及Biotechnology Letters。文章評審人認為通過chs4影響菌絲體形態，尤其是分支數增加，是獲得青霉素高產突變菌株一種有效、實用的研究思路。