[发明专利]达托霉素生产菌玫瑰孢链霉菌的代谢网络分析方法

说明书

技术领域

本发明属于代谢工程领域，特别涉及达托霉素生产菌玫瑰孢链霉菌的代谢网络分析方 法。

背景技术

“玫瑰孢链霉菌”(拉丁名称为：“Streptomyces roseosporus”)是一种链霉菌属的放 线菌，其生长指数增长后期到稳定期合成的达托霉素(英文名“daptomycin”)为N-癸酰- L-色氨酰-L-天冬酰胺酰-L-天冬氨酰-L-苏氨酰-甘氨酰-L-鸟氨酰-L-天冬氨酰-D-丙 氨酰-L-天冬氨酰-甘氨酰-D-丝氨酰-L-threo-3-甲基-谷氨酰-L-犬尿氨酰ε1-内酯，是 由-个十碳烷侧链与-个环状β氨基酸肽链N-末端的色氨酸连接而成，是一种新型脂肽类抗 生素。

达托霉素是一种钙离子依赖型的抗生素，在钙离子存在的条件下，达托霉素以非共价键 的形式结合到细胞膜蛋白上，细胞膜上的达托霉素结合蛋白为其作用靶位，达托霉素可扰乱 细胞膜对氨基酸的转运，从而阻碍细菌细胞壁肽聚糖的磷壁酸脂质的生物合成，改变细胞质 膜的性质；另外，它还能通过破坏细菌的细胞膜，使其内容物外泄而达到杀灭细菌的目的。 也有报道是其与细胞膜的结合，导致膜电位的降低，从而破坏胞内RNA和DNA的合成，最终 抑制细菌生长。达托霉素由于独特的结构特征和作用机理，对于耐药菌，如耐万古霉素的肠 球菌，耐甲氧西林的金葡菌，糖肽类敏感的金葡菌，凝固酶阴性的葡萄球菌和耐青霉素的肺 炎链球菌的感染具有显著的治疗效果。是继万古霉素之后一种新型的抗生素，在治疗皮肤感 染和心膜炎方面有着显著的疗效。2003年达托霉素成为第一个被美国FDA批准上市的首个脂 肽类抗生素。2006年，达托霉素再次获得了欧洲药品评价署在整个欧洲的认证。

对生物代谢网络的研究日益受到人们的重视，主要是生物中的各组分成分的功能都是通 过与其他部分的相互作用体现出来的，因此只有在系统水平上对所有成分进行整体分析才能 对生物的生理功能有全面正确的了解。利用所构建的代谢网络模型，通过代谢通量分析，可 以求得胞内物质代谢的分布情况。对于达托霉素的生产菌玫瑰孢链霉菌，目前还没有对其代 谢网络分析的报道，因此构建玫瑰孢链霉菌的代谢网络模型，计算其胞内的代谢通量分布， 能够更好地了解该菌种的代谢特性。

发明内容

本发明的目的是应用构建的玫瑰孢链霉菌的代谢网络模型计算碳代谢分布的方法，通过 测量胞外反应的通量，计算出代谢网络模型中各胞内反应的代谢通量。

达托霉素生产菌玫瑰孢链霉菌的代谢网络分析方法如下：

1)根据糖酵解途径、戊糖磷酸途径、柠檬酸循环、回补反应和细胞合成反应的达托霉素 合成反应，构建出中心代谢网络模型；

2)将代谢网络模型转化为矩阵S(m×n)，其中m为胞内代谢物，n为反应，S(m，n) 表示代谢物m在反应n中的计量系数，且有V表示反应通量(n维向量)，在稳态条件下胞内 代谢物的累积速率为0，则有S_CV_C+S_KV_K＝0，其中下标C表示未知通量，K表示已知通量， 未知通量由公式求出；

3)将玫瑰孢链霉菌在发酵罐中进行恒化培养，收集发酵液，测量细胞干重、葡萄糖消耗 速率、达托霉素生成速率和细胞生长速率；

4)将步骤3中测得的葡萄糖消耗速率、达托霉素生成速率和细胞生长速率分别除以细胞 干重，得到比葡萄糖消耗速率、比达托霉素生成速率和比细胞生长速率，则为3个已知通量， 带入步骤2中的公式，求出未知通量。

本发明将代谢网络分析技术应用于玫瑰孢链霉菌的代谢通量分析，通过测量胞外物质的 代谢通量，计算得到胞内反应的代谢通量，反应出葡萄糖被菌体利用后在糖酵解途径、戊糖 磷酸途径、柠檬酸循环和回补反应的分布情况，为定量化研究玫瑰孢链霉菌胞内的代谢特性 提供了一个新的方法。

附图说明

图1为实施例1中构建的代谢网络示意图。

图2为实施例1中矩阵S、S_C和S_K以及向量V、V_C和V_K的示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步说明：

实施例1：