Применяемые в медицине цефалоспорины синтезируются из общего предшественника — так называемого цефалоспорина С (цефС), вырабатываемого грибом-аскомицетом Acremonium_chrysogenum.
Среди наиболее распространенных антибиотиков, применяемых для лечения различных инфекционных заболеваний, отдельно место принадлежит препаратам из группы цефалоспоринов. Они эффективны в борьбе с различными микроорганизмами, поэтому используются для лечения многих инфекционных заболеваний человека.
Цефалоспорины — одни из наиболее обширных классов антибиотиков. Вследствие своей хорошей эффективности и низкой токсичности цефалоспорины получили широкое распространение в клинической практике. Применяемые в медицине цефалоспорины синтезируются из общего предшественника — так называемого цефалоспорина С (цефС), вырабатываемого грибом-аскомицетом Acremonium_chrysogenum.
Разумеется, по мере наработки и применения антибиотика возникает потребность в поиске эффективных штаммов микроорганизмов, синтезирующих цефалоспорины. Для этого, в частности, надо изучить механизмы биосинтеза цефалоспорина С в мицелиальном грибе Acremonium chrysogenum. Зная, каким образом образуются цефалоспорины, можно будет улучшить процессы синтеза этого антибиотика. Оптимизация методов культивирования промышленных штаммов A.chrysogenum, разработка рациональных подходов к созданию более эффективных и стабильных продуцентов цефалоспорина С методами генетической инженерии требуют углубленного понимания молекулярных механизмов физиологического и генетического контроля биосинтеза антибиотика и оптимизации методов генетического манипулирования с мицелиальными грибами.
В России решением этой задачи занят коллектив учёных Центра»Биоинженерия» РАН (М. А. Эльдаров, Жгун А. А. Бартошевич Ю. Э. и др.)и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г. К. Скрябина РАН (Безсонов Е. Е., Калебина Т. С.). Ранее этим учёные получили промышленный штамм-суперпродуцент цефалоспорина С, отличающийся такими важными характеристиками как полная прототрофность (способность синтезировать необходимые вещества самостоятельно), а также низкий уровень промежуточных форм метаболизма цефС (тем самым уменьшается содержание примесей в готовом продукте).
Для создания генно-инженерных (рекомбинантных) штаммов A.chrysogenum с повышенным уровнем биосинтеза цефС генетики выделили гены A.chrysogenum, кодирующие ключевые белки биосинтеза и транспорта этого цефалоспорина С — так называемые экспандазу cefEF, превращающую пенициллин N в деацетоксицефалоспорин С последующим образованием дезацетилцефалоспорина С, и мембранный транспортер cefT, отвечающий за экспорт цефС из клеток A.chrysogenum в среду культивирования. Следом за этим были сконструированы «кассеты экспрессии» гена cefEF и гена, кодирующего N-концевой гибрид cefT с желтым флуоресцентым белком YFP под контролем промотора gpdA A.nidulans.
Кроме того, микробиологи и генетики разработали протокол агробактериальной трансформации лабораторного и промышленных штаммов A.chrysogernum. А в настоящее время проводятся исследования по сравнительному молекулярно-генетическому анализу лабораторного и промышленного штаммов A.chrysogenum и по идентификации генов, дифференциально экспрессируемых у данных штаммов.
