Sekundær Metabolitt

1 Introduksjon

Sekundære metabolitter (SMs) er forbindelser med varierte og sofistikerte kjemiske strukturer, produsert av mikroorganismer etter den raske vekstfasen. Disse forbindelsene er ikke essensielle for vekst, så De har blitt beskrevet Som SMs i motsetning til primære metabolitter (som aminosyrer, nukleotider, lipider og karbohydrater).

selv om antibiotika er Den Mest kjente SMs, har de siste tiårene vært en fase med rask oppdagelse av nye aktiviteter og utvikling av store bruksforbindelser i ulike industrielle felt, spesielt farmasøytisk og kosmetikk, mat, landbruk og oppdrett. Mikrobiell SMs blir nå i økende grad brukt på sykdommer som tidligere ble behandlet bare av syntetiske stoffer; for eksempel som antiinflammatoriske, hypotensive, antitumor, anticholesterolemiske, uterokontraktanter og antiparasittiske midler. Videre brukes nye mikrobielle metabolitter i ikke-medisinske felt som landbruk, med store herbicider, insektmidler, plantevekstregulatorer og miljøvennlige herbicider og plantevernmidler, samt andre industriprodukter som pigmenter og overflateaktive stoffer .

fra studier i flytende medium er det nå kjent at Produksjon Av SMs starter når veksten er begrenset av utmattelse av ett nøkkel næringsstoff: karbon, nitrogen eller fosfatkilde (næringsskift ned). For eksempel starter penicillinbiosyntese av Penicillium chrysogenum når glukose er utmattet fra kulturmediet og soppen begynner å konsumere laktose, et mindre lett utnyttet sukker . Dermed er kulturen rettet mot en relativt kort vekstfase, og en lang og effektiv produksjonsfase. Med andre ord, forskjellige produkter(unære metabolitter, enzymer, etc.) trenger forskjellig gjæringsprosess design og kontroll.

Derfor er det viktig å vurdere at produktet er EN SM og også dens regulering, for å designe en effektiv prosess, med passende begrensende næringsstoffer. Videre har forståelsen av regulering Av SMs tradisjonelt vært grunnlaget for prosessdesign og også et hjelpemiddel i utviklingen av produksjonsstammer.

imidlertid har ankomsten av genteknologi, genomikk og andre sofistikerte molekylære verktøy fremmet en svært rask fremgang i forståelsen av reguleringen AV SM som bare sakte blir brukt.

Studier indikerer at, foruten ernæringsmessige stimuli (næringsutmattelse), er det andre uventede miljøstimuli som induserer SMs, som lysintensitet, pH og redoksstatus. Videre har det blitt funnet at selv små molekyler, som representerer intra-eller interspecies kommunikasjon, kan indusere SMs.

Disse nye studiene har avdekket et mer komplekst panorama av sm-regulering, med forskjellige hierarkiske nivåer, inkludert epigenetisk regulering, globale regulatorer og pathway-spesifikke regulatorer. Disse regulatoriske kretsene aktiveres vanligvis av systemer som fornemmer disse forskjellige miljøsignalene (signaltransduksjonskaskader).

dette er fornuftig, siden mikroorganismer (sopp og actinomycetes spesielt) i deres naturlige habitat er optimalt tilpasset for å fornemme og reagere på miljøforholdene som temperatur, fuktighet, næringstilgjengelighet, konkurrenter og til og med potensielle parringspartnere, som ofte svarer Med SMs.

i konvensjonelle industrielle fermenteringer, selv om mikroorganismer i et meget kunstig miljø fortsatt holder seg til deres evolusjonære arv av genregulering i henhold til signaler som er oppdaget i deres nærhet. Dette betyr at mange viktige signaler mangler i Disse nedsenkede fermenteringsreaktorene (SmF), og dermed er mikroorganismens fulle produksjonspotensial svært sannsynlig underutnyttet.

på den annen side kan solid state fermentering (SSF) gi miljøforhold nærmere de i deres naturlige habitat, slik at dette kan forklare den fremragende ytelsen med hensyn til produksjon Av SMs og enzymer i dette kultursystemet.

Studier har identifisert SSF-spesifikke miljøstimuli som har en enorm effekt på SM-produksjonen. Derfor har listen Over SMs-induserende stimuli forlenget, noe som representerer nye muligheter til å designe bedre prosesser og spotting potensielle mål for genetisk forbedring.

den første delen av dette kapitlet gjennomgår de klassiske mekanismene som styrer SMs og beskriver noen applikasjoner i prosess-og belastningsforbedring. Den andre delen beskriver den nye og utvidede syn på regulering i sine ulike nivåer. Etter dette undersøkes funnene om sm-regulering I SSF, og dens forhold TIL SSF-spesifikke miljøsignaler som induserer SM. Den siste delen reviderer faktiske og potensielle anvendelser av disse nye funnene for å behandle utvikling og stammer genetisk forbedring.