作者：蒋幸、柯翔
近日，萝莉社
生物反应器工程全国重点实验室、国家生化工程技术研究中心（上海）储炬教授和田锡炜教授团队在利用合成培养基（CDM）进行红霉素绿色萝莉社
领域取得重要进展。
红霉素是最具有代表的14元环大环内酯类抗生素，同时也是多种大环内酯类抗生素化学修饰的原料，在医疗保健领域具有广泛应用。红霉素的主要生产者为红色糖多孢菌，目前工业合成红霉素主要以复合培养基进行，但是存在不利于发酵精准调控、下游处理复杂等问题。为实现红霉素的绿色萝莉社
，团队使用CDM对红霉素生产进行了深入研究。针对红霉素合成过程中ATP需求高的特点，研究团队对红色糖多孢菌电子传递链的结构和功能进行详细解析，通过对各组分表达增强或抑制，明确了NADH脱氢酶和末端氧化酶对于菌体能量代谢的关键作用。通过对bd型末端氧化酶的过表达，实现了对胞内NADH/NAD+比例的调控，提升了胞内ATP含量，在摇瓶水平产量提升了26.5%。通过发酵优化，在5 L生物反应器中利用CDM获得了2400 mg/L的红霉素产量，表明了该菌种的潜在工业价值。该研究表明，呼吸链工程是优化氧化还原平衡和提高工业抗生素产量的有效策略。
工程菌株E3::sucBA 虽具红霉素合成增强潜力，但在CDM中生长迟缓致产能受限。团队采用同位素稀释质谱法（IDMS）对 E3::sucBA 菌株与出发菌株 E3 进行靶向代谢组学对比分析，发现胞内谷氨酸匮乏是氮源利用低效、生长迟缓的核心瓶颈。定向添加 0.5 g/L 谷氨酸后，菌株生长迟缓改善，红霉素产量从 930.1 mg/L 升至 1307.9 mg/L，实现生长与产素的协同改善。在此基础上，团队进一步突破传统工艺瓶颈，开发以二氧化碳释放率（CER）为核心监测指标的动态补料倍增发酵策略，规避了高初始底物浓度对菌株生长的抑制作用，该策略使红霉素产量达 4065.79 mg/L，细胞干重（CDW）最高提升至 18.4 g/L，较原始 CDM 培养条件提高3倍以上。此外，添加维生素与辅因子后，产量进一步提升至 4800 mg/L（CDM体系最高）。该研究为放线菌来源抗生素的培养基定制优化与发酵工艺开发提供了新的范式，也将为抗生素绿色高效工业化生产提供技术参考。
上述成果先后发表于国际权威期刊Chemical Engineering Journal (doi.org/10.1016/j.cej.2025.170722)和Bioresource Technology (doi.org/10.1016/j.biortech.2025.133730)。其中第一篇论文的第一作者为萝莉社
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博士生蒋幸，第二篇论文的第一作者萝莉社
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博士后柯翔，通讯作者均为储炬教授和田锡炜教授。该系列研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、上海市自然科学基金等项目的资助。