核糖体工程改造提升多杀菌素前体butenyl-spinosyn在刺糖多孢菌中的生物合成效率

为解决抗生素耐药性突变对次级代谢产物合成的调控机制问题，研究人员通过核糖体工程技术筛选刺糖多孢菌(Saccharopolyspora pogona)链霉素耐药突变株，获得5种rpsL基因突变型（K43R/T/N、K88E/R），其中K88R突变株butenyl-spinosyn产量提升1.78倍，qPCR显示其通过上调rpsL、frr及busA/F/I等基因表达重构核糖体功能与代谢网络，为工业级生产提供新策略。

　　

核糖体工程（Ribosome engineering）这项利用抗生素抗性突变调控核糖体功能的技术，在微生物代谢产物增产领域展现出强大潜力。研究团队以刺糖多孢菌（Saccharopolyspora pogona）ASAGF2-G4为对象，通过2-20 μg/mL链霉素梯度筛选获得58株突变体，其中27.6%的菌株butenyl-spinosyn产量显著提升。基因测序发现22株突变体在核糖体蛋白S12编码基因rpsL上存在6种突变，导致5个关键氨基酸替换（K43R/T/N、K88E/R），尤以15 μg/mL筛选浓度下突变频率最高。

表型分析显示这些"超级工厂"菌株呈现出独特的生长曲线、pH波动和葡萄糖利用模式。其中K88R和K43R突变株表现最为亮眼，butenyl-spinosyn产量分别达到原始菌株的1.78倍和1.64倍。深入机制研究发现，K88R突变株中翻译相关基因（rpsL、frr）、生长调控基因（whiA、bldD）以及butenyl-spinosyn合成关键基因（busA、busF、busI）均显著上调，揭示核糖体功能重塑可联动激活次级代谢网络。

这项研究不仅为butenyl-spinosyn工业化生产开辟了新路径，更启示未来可通过构建多重抗生素抗性菌株或核糖体基因过表达等组合策略，进一步突破产量瓶颈。核糖体工程这把"基因剪刀"，正在微生物制药领域剪出令人惊喜的无限可能。