基于D-最优设计解析潮霉素B生物合成途径及发酵工艺优化研究

针对潮霉素B(HYG-B)生物合成机制不明及产量低的问题，研究人员通过单因素(OFAT)和D-最优设计(DOD)优化发酵条件，结合基因簇分析阐明其合成途径。实验证实DOD模型使产量提升13倍至371.5 μg/mL，为Streptomyces hygroscopicus工业化生产提供关键技术支撑。

　　

潮霉素B(Hygromycin B, HYG-B)是一种由吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus subsp. hygroscopicus NRRL ISP-5578)产生的5-糖基化2-脱氧链霉胺氨基糖苷类抗生素(2-deoxystreptamine-aminoglycoside antibiotic, 2DOS-AGA)，对细菌、真菌和蠕虫具有广谱活性。

研究团队采用单因素法(OFAT)筛选发现：培养基CM6与7天培养周期可使产量提升7倍(190 μg/mL vs 26.9 μg/mL)。进一步通过20组D-最优设计(D-optimal design, DOD)实验建立二次模型，确定最佳参数为pH 6.4、28℃和295 rpm转速，最终产量达371.5 μg/mL，较初始条件提升13倍。

在机制层面，研究首次基于HYG-B基因簇的基因/蛋白组成，系统解析了该抗生素的生物合成路径。值得注意的是，DOD模型较传统OFAT法展现出显著优势，但研究者强调需在生物反应器中验证工艺放大效果。这项研究为氨基糖苷类抗生素的工业化生产提供了创新性策略。