二次代謝産物

1はじめに

二次代謝産物(SMs)は、急速な成長期の後に微生物によって生成される、多様で洗練された化学構造を持つ化合物です。 これらの化合物は成長に必須ではないため、一次代謝産物（アミノ酸、ヌクレオチド、脂質、炭水化物など）とは対照的にSMsとして記載されています。

抗生物質が最もよく知られているSMsであるにもかかわらず、ここ数十年は、新しい活動の急速な発見と、異なる産業分野、特に医薬品-化粧品、食品、農業、農 微生物SMsは、抗炎症剤、降圧剤、抗腫瘍剤、抗コレステロール剤、子宮収縮剤、抗寄生虫剤など、以前は合成薬のみで治療されていた疾患にますます適用されてい さらに、新しい微生物代謝物は主要な除草剤、殺虫剤、植物成長の調整装置および環境に優しい除草剤および殺虫剤、また顔料および界面活性剤のような他の工業製品が付いている農業のようなnonmedical分野で、使用されています。

液体培地での研究から、SMsの生産は、炭素、窒素、またはリン酸源（栄養シフトダウン）の一つの重要な栄養素の枯渇によって成長が制限されたときに始 例えば、penicillium chrysogenumによるペニシリンの生合成はブドウ糖が培養基から排出され、菌類が乳糖、より少なく容易に利用された砂糖を消費し始めるとき始まります。 したがって、培養物は、比較的短い成長段階、および長く効率的な生産段階に向けられる。 換言すれば、異なる生成物（単項代謝産物、酵素など）である。）別の発酵プロセス設計および制御を必要として下さい。

その結果、適切な制限栄養素を含む効率的なプロセスを設計するためには、製品がSMであり、その規制でもあることを考慮することが重要です。 さらに、SMsの規制の理解は、伝統的にプロセス設計の基礎となり、生産株の開発の助けとなってきました。

しかし、遺伝子工学、ゲノミクス、その他の洗練された分子ツールの到来は、ゆっくりと適用されているSMの調節の理解の非常に速い進歩を促進しました。

の研究によると、栄養刺激（栄養枯渇）のほかに、光強度、pH、酸化還元状態など、SMsを誘発する予期せぬ環境刺激があることが示されています。 さらに、種内通信または種間通信を表す小分子でさえ、Ｓｍｓを誘導することができることが見出されている。

これらの新しい研究は、エピジェネティックな規制、グローバルな規制、および経路特異的な規制を含む異なる階層レベルで、SM規制のより複雑なパ これらの調節回路は、一般に、これらの異なる環境キュー（シグナル伝達カスケード）を感知するシステムによって活性化される。

彼らの自然の生息地では、微生物（特に真菌および放線菌）は、温度、湿度、栄養の利用可能性、競合他社、さらには潜在的な交配相手などの環境条件を感知し、応答するように最適に適応されており、しばしばSMsで応答するため、これは理にかなっている。

従来の工業的発酵では、非常に人工的な環境ではあるが、微生物はその近傍で感知されるシグナルに応じて遺伝子調節の進化的遺産に依然として付着している。 これは、多くの重要な信号がこれらの水中発酵（SmF）反応器に欠落していることを意味し、したがって、微生物の完全な生産可能性は非常におそらくunderexploited

一方、固体発酵（SSF）は、自然の生息地に近い環境条件を提供することができるため、この培養系におけるSMsおよび酵素の生産に関する優れた性能を説明

の研究では、SM産生に大きな影響を与えるSSF特異的な環境刺激が同定されています。 したがって、SMs誘導刺激のリストは、より良いプロセスを設計し、遺伝的改善のための潜在的なターゲットをスポッティングするための新たな機会を表

この章の最初の部分では、SMsを制御する古典的なメカニズムをレビューし、プロセスとひずみ改善におけるいくつかのアプリケーションを説明します。 第二のセクションでは、異なるレベルでの規制の新しいビューと拡張ビューを説明します。 その後，ＳＳＦにおけるＳ ｍ調節に関する知見と，ＳＳＦ特異的なＳＭを誘導する環境手がかりとの関係を検討した。 最後のセクションでは、プロセス開発と株の遺伝的改善へのこれらの新しい発見の実際と潜在的な応用を改訂します。