ГЛАВА 12. кетовалерил-СоА, который в свою очередь может превращаться в 3-гидроксивалерил-СоА, включаемый в сополимер (рис

кетовалерил-СоА, который в свою очередь может превращаться в 3-гидроксивалерил-СоА, включаемый в сополимер (рис, 12.23),

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Бактерии можно не только использовать как «фабрики» для синтеза белков типа рестриктаз, но и получать с их помощью новые продукты, изменяя метаболизм бактериальных клеток введением в них чужеродных генов или модификацией уже существующих. Можно создавать рекомбинантные микроорганизмы, способные синтезировать самые разные низкомолекулярные соединения: L-аскорбиновую кислоту, краситель индиго, аминокислоты, антибиотики, мономерные единицы различных биополимеров. Общая стратегия при этом состоит во введении в организм хозяина специфических генов, клонированных в подходящем векторе, которые кодируют один или несколько ферментов, катализирующих не свойственные микроорганизму метаболические реакции или влияющих на осуществляемый им в норме биосинтез определенных соединений. По имеющимся данным, создание новых метаболических путей не является технически неосуществимым. Этот подход поможет создать необычные, более эффективные пути синтеза самых разных соединений.

ЛИТЕРАТУРА

Anderson S., С. В. Marks, R. Lazarus, J. Miller, К. Stafford, J. Seymour, D. Light, W. Rastetter, D. Estell. 1985. Production of 2-keto-L-gulonate, an intermediate in L-ascorbate synthesis by a genetically modified Erwtnta herbicola. Science 230: 144-149.

Bailey L E. 1991. Toward a science of metabolic engineering. Science252: 1668-1675.

Berry A. 1996. Improving production of aromatic compounds in Escherichia colt by metabolic engineering. Trends Biotechnol, 14: 250-256.

Brooks J. E., F. D. Nathan, D. Landry, L. А. Sznyter, P. Waite-Ress, C. L. Ives, L. S. Moran, B. E. Slatko, J. E. Benner. 1991. Characterization of the cloned Bamiil restriction modification sys-

tem: Its nucleotide sequence, properties of the methylase, and expression in heterologous hosts. Nucleic Acids Rex. 19: Я41-850.

Cohen C., D. Shiftman, M. Mcvarcch, V. Aharonowitz. 1990. Microbial isopenicillin N synthase genes: structure, function, diversity and evolution. Trends Biotechnol. 8: 105—111.

della-Cioppa G., S. J. Ganger, G. G. Sverlow, T. H. Turpen, L. K. Grill. 1990. Melanin production in Escherichia coli from a cloned tyrosinase gene. Bio/Technology 8: 634-638.

Ensley B. D., B. J. Ratzkin, T. D. Osslund, M. J. Simon, L. P. Wackelt, D. T. Gibson. 1983. Expression of naphthalene oxidation genes in Escherichia coli results in the biosynthesis of indigo. Science 222: 167-169.

Flores N., J. Xiao, A. Berry, F. Bolivar, F. Vallc. 19%. Pathway engineering for the production of aromatic compounds in Escherichia colt. Nat. Biotechnol. 14: 620-623.

Floss H. G. 1987. Hybrid antibiotics—the contribution of the new gene combinations. Trends Biotechnol. 5: 111-115.

Fu J.-F., Y.-H. Tseng. 1990. Construction of lactose-utilizing Xanthomonas campestris and pro-uiiidor. of >.u.ih.4; £.nr;: iVom whey, Лр;>;. Environ. MicrobioL 56: 919-923.

Hahn S. K., Υ. Κ. Chang, S. Y. Lee. 1995. Recovery and characterization of poly(3-hydroxybutyric acid) synthesized in Alcaligenes eutropfius and recombinant Escherichia coli. Appl, Environ. MicrobioL 61:34-39.

Нillemann D., A. Puhler, W. Wollenen. 1УУ1. Gene disruption and gene replacement in Streptomyces via single stranded DNA transformation of integration vectors. Nucleic Acids Res. 19:727-731.

Hopwood D. A., M. J. Bibb, C. J. Bruton, K. F. Chater, J. S. Fcitelson, J. A. Gil. 1983. Cloning Streptomyces genes for antibiotic production. Trends Biotechnol. 1:42-48.

Hopwood D. A., F. Malpartida, H. M. Kicser, H. Ikeda, J. Duncan, I. Fujii, B. A. M. Rudd, H. G. Floss, S. Omura. 1985. Production ofhybrid antibiotics by genetic engineering. Nature 314: 642-644.

Howard K. A., C. Card, J. S. Benner, H. L. Callahan, R. Maunus, K. Silber, G. Wilson, J. E. Brooks. 1986. Cloning the Dde\ restriction-

Использование рекомбинантных микроорганизмов для получения коммерческих продуктов 273

modification system using a two-step method. Nucleic Adds Res. 14: 7939-7951.

Hutchirtson С R., H. Decker, K. Madduri, S. L. Otten, L. Tang. 1993. Genetic control of polyketide biosynthesis in the genus Streptomyces. Anîonie Leeuwcnhfjt'kM: 165—176.

Hutchinson С. R. 1994. Drug synthesis by genetically engineering microorganisms. Bio/Technology 12: 375-380.

Hutchinson C. R-, I. FujiL 1995. Polyketide synthase gene manipulation: a structure-function approach in engineering novel antibiotics. Anna. Rev. Microbiol. 49: 201-238.

Iked M., K. Nakanishi, K. Kino, R. Katsumata. 1994. Fermentative production of tryptophan by a stable recombinant strain of Cotynebacterium glutatnicum with a modified serine-biosynthetic pathway. B'ioscL B'toîechnol. Biochem. 58: 674-678.

Ischida M., K. Miwa, S. Nakamori, K. Sano. December 1989. Process for producing L-trypto-phan. U.S. patent 4, 885, 245.

Isogai T., M. Fukagawa, I. Aramori, M. Iwami, H. Kojo, T. Ono, Y. Ueda, M. Kohsaka, H. Imanaka. 1991. Construction of a 7-aminocephalosporanic acid (7ACA) biosynthetic operon and direct production of 7ACA in Acremonium chtysogenum. Bio/Technology 9: 188-191.

Katz L., S. Donadio. 1993. Polyketide synthesis: prospects for hybrid antibiotics. Annu. Rev. Microbiol. 47:875-912.

Kleinkauf H., H. von Dohren. 1990. Antibiotics—cloning of biosynthetic pathways. FEBS Lett. 268:405-407.

Krämer R. 1996. Genetic and physiological approaches for the production of amino acids. J. Biotechnol. 45: I-2 L

Lazarus R. A., M. Hurle, S. Anderson, D. B. Powers. December 1994. Enzymes for the production of 2-keto-L-gulonic acid. U.S. patent 5. 376, 544.

Lee S. Y., H. N. Chang, Y. K. Chang. 1994. Production of poly(ß-hydroxybutyric acid) by recombinant Escherichia со//. Ann. N.Y. Acad. Sei. 721: 43-53.

Lee S. Y., K. S, Yim, H. N. Chang, Y. K. Chang. 1994. Construction of plasmids, estimation of plasm id stability, and use of stable plasmids for the production of poly{ß-hydroxybutyric acid)

by recombinant Escherichia со//. J. Biotechnol. 32:203-211.

Lee S. Y., H. N. Chang. 1995. Production of poly(3-hydroxybutyric acid) by recombinant Escherichia coti strains: genetic and fermentation studies. Can. J. Microbiol. 41: 207-219.

Magneto S. K., D. L. Lecnutaphong, J. A. DcModcna, J. E. Curtis, J. E. BailOey, J. 1., Galazzo, D. E. Hughes. 1991. Actinorhodin production by Streptomyces coelicolor and growth of Streptomyces lividans are improved by the expression of a bacterial hemoglobin. Bio/Technology 9: 473-476.

Martin J. F. 1987. Cloning of genes involved in penicillin and cephalosporin biosynthesis. Trends Biotechnol. 5: 306-308.

Mi-Daniel R., S. Ebert-Khosla, D. A. Hopwood, C. Khosla. 1995. Rational design of aromatic polyketide natural products by recombinant assembly of enzymatic subunits. Nature 375: 549-554.

Mcrmod N., S. Harayama, K. N. Timmis. 1986. New route to bacterial production of indigo. Bio/Technology 4: 321-324.

Ozaki A., R. Katsumata, T. Oka. October 1989. Process for producing tryptophan. U.S. patent 4, 874, 698.

Piekaruwicz A., R. Yuan, D. C. Stein. 1991. A new method for the rapid identification of genes encoding restriction and modification enzymes. Nucleic Acids Res. 19: 1831-1835.

Rhic H. G., D. Dennis. 1995. Role of fadR and otoC(Con) mutations in poly{3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) synthesis in recombinant pha + Escherichia coli. Appl. Environ. Microbiol. 61: 2487-2492.

Salerno A. J., I. Goldberg. 1993. Cloning, expression, and characterization of a synthetic analog to the bioadhe-sive precursor protein of the sea mussel Mytilus edulis. Appl. Microbiol. Biotechnol. 39: 221-226.

Schwarzer Α., A. Puhler. 1991. Manipulation of Corynebacteriwn glutamicum by gene disruption and replacement. Bio/Technology 9: 84—87.

Sikora L, A. January 1991. DNA fragment encoding a rubber polymerase and its use, U.S. patent 4. 983, 729.

Stachelhaus T., A. Schneider, M. A. Marahiel. 1995. Rational design of peptide antibiotics by targeted replacement of bacterial and fungal domains, Science 269: 69-72.

274 ГЛАВА 12

Strausberg R. L., R. P. Link. 1990. Protein-based

medical adhesives. Trends ftiotecfinol. 8: 53—57.

Terasawa M., M. Fukushima, Y. Kurusu, H. Yukawa. 1990. L-Tryptophan production by the application of high expressed tryptophanase in Escherichia coli. Process Biochem. In}. 25: 172-175.

Walder R. Y., J. L. Hartley, J. E. Dondson, J. A. Wälder.1981. Cloning and expression of the Pstl restriction-modification system in Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 78: 1503-1507.

Weber J. M., J. O. Leung,S..1.Swanson, К. B. Idler, J. B. McAlfHne. 1991.An erythromycin derivative produced by targeted gene disruption inSaccharopolyspora crythracea. Science252: 114-117.

Yim K. S., S. Y. Lee, H. N. Chang. 1996. Synthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvaler-ate) by recombinant Escherichia coli. Biotechnol. Bioeng. 49: 495-503.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Опишите стратегию выделения гена эндонуклеазы рестрикции Eco RI.

2. Опишите стратегию клонирования гена 2,5-DKG-редуктазы Corynebacterium в Erwinia. Почему это представляет интерес?

3. Предложите стратегию повышения коммерческой ценности клонированного гена 2,5-DKG-редуктазы.

4. Как синтезировать индиго в E. coli?

5. Как повысить количество триптофана, синтезируемого Corynebacterium glutamicum?

6. Предложите стратегию выделения генов, участвующих в биосинтезе антибиотика ундецилпродигиозина, который обычно синтезируется в Streptomyces coelicolor.

7. В чем состоит трудность трансформации различных разновидностей Streptomyces? Как ее преодолеть?

8. Как с помощью генной инженерии увеличить продукцию антибиотика данным штаммом Streptomyces?

9. Опишите один из подходов к созданию модифицированных вариантов неароматических поликетидных антибиотиков типа эритромицина.

10. Как адгезивный белок, обычно синтезируемый мидией Mytitus edulis, можно синтезировать в E. coli?

11. Опишите схему синтеза поли(3-гидроксимасляной кислоты) в E. coli.

12. Что такое сыворотка? Какие важные в промышленном отношении соединения можно из нее получить и каким образом?