基于报告基因引导筛选结合传统诱变技术提升链霉菌中卡里霉素产量的研究

为解决卡里霉素(Carrimycin)产量低的问题，研究人员通过报告基因引导筛选(RGMS)结合紫外和等离子体诱变技术，成功筛选出高产突变株F2R-15，其产量达1010±30 μg/mL，较原始菌株提升13倍。该研究揭示了bsm42正调控基因的关键作用，并通过转录组分析发现158个差异表达基因，为抗生素高产提供了新策略。

　　

抗生素生产领域长期面临产量低、调控网络复杂等挑战。卡里霉素作为一种新型大环内酯类抗生素，其抗革兰氏阳性菌和抗冠状病毒活性备受关注，但工业菌株产量不足制约应用。中国医学科学院医药生物技术研究所的研究团队通过创新性方法解决了这一难题。

研究采用报告基因引导筛选(RGMS)结合传统诱变技术，构建了携带xylE-neo双报告系统的重组菌株。通过紫外和等离子体复合诱变，筛选出bsm42启动子活性增强的突变株。关键实验技术包括：启动子片段克隆、RGMS质粒构建、高通量突变筛选、HPLC定量分析、基因组测序及转录组比较。

结果部分

增强正转录调节因子Bsm23和Bsm42的表达可提高卡里霉素产量

过表达bsm42使卡里霉素产量提升7.4倍至964±34.87 μg/mL，证实其核心调控作用。

RGMS质粒高效筛选卡里霉素高产突变株

采用缩短的bsm42启动子F2R筛选的突变株F2R-15产量达1010±30 μg/mL，XylE活性显著增强。

高产菌株F2R-15与54-IA的单核苷酸多态性(SNP)分析

发现7个错义突变，包括卡里霉素基因簇中bsm3（23S rRNA甲基转移酶）的突变，可能增强自我抗性。

高产菌株F2R-15与54-IA的差异表达基因

转录组揭示158个差异基因，上调基因涉及前体供应（如酰基-CoA合成）、抗生素转运（如ABC转运蛋白）和能量代谢；下调基因主要参与其他次级代谢产物合成。

该研究证实RGMS结合传统诱变是筛选抗生素高产菌株的有效策略。F2R-15突变株的基因组和转录组特征揭示了产量提升的分子机制：bsm42的正向调控、前体通量增加、自我抗性增强以及代谢资源重分配。这些发现不仅为卡里霉素工业化生产奠定基础，也为其他抗生素的产量优化提供了范式。研究发表在《BMC Microbiology》，为抗生素代谢工程提供了重要参考。