棘白菌素类抗真菌药物是治疗深部真菌感染的一线临床用药，其中米卡芬净因存在天然磺酰化修饰获得了很好的水溶性优势。棘腔孢霉发酵生产的环脂肽类天然产物FR901379是米卡芬净工业生产的前体化合物，其发酵效率低，使得米卡芬净生产成本居高不下。本工作对FR901379完整生物合成途径进行了解析，尤其是详细阐明了磺酰化形成机制，由簇外细胞色素P450酶McfP和磺酰基转移酶McfS通过对环脂肽后修饰形成氧磺酰基基团。此外还发现负责FR901379合成的两个独立基因簇通过转录调控因子McfJ实现了合成过程的跨基因簇协同作用。基于合成机制解析开展了系统的工业菌株理性改造研究，通过对转录调控因子过表达和强化限速步骤，增加了FR901379产量，并使副产物含量降低80%以上；最终，结合发酵工艺优化在2000 L发酵罐中FR901379产量达到3.6 g/L，高于现有工业水平。此外基于氧磺酰基合成机制，通过异源重构获得了水溶性提高4000多倍的纽莫康定B₀，抑菌活性提高1倍。本研究为米卡芬净生产工艺提质增效奠定了基础，同时也为其它相关工业菌株改造提供了借鉴。

参考文献：

1. Men P, Geng C, Zhang X, Zhang W, Xie L, Feng D, Du S, Wang M, Huang X, Lu X: Biosynthesis mechanism, genome mining and artificial construction of echinocandin O-sulfonation. Metab Eng 2022, 74:160-167.

2. Men P, Zhou Y, Xie L, Zhang X, Zhang W, Huang X, Lu X: Improving the production of the micafungin precursor FR901379 in an industrial production strain. Microb Cell Fact 2023, 22:44.

3. Men P, Wang M, Li J, Geng C, Huang X, Lu X: Establishing an Efficient Genetic Manipulation System for Sulfated Echinocandin Producing Fungus Coleophoma empetri. Front Microbiol 2021, 12:734780.

相关专利：

1. 吕雪峰，门萍，黄雪年，王敏。一种同源重组高效的鞘茎点霉属的基因工程菌及其构建方法与应用[P]，中国发明专利：ZL202011564949.6（授权）

2. 吕雪峰，黄雪年，门萍，张璇，刘永娟，周宇，谢丽。提高棘白菌素类化合物产量的转录因子及其应用[P]，PCT发明专利：PCT/CN 2023/106918（受理）

3. 吕雪峰，门萍，黄雪年，耿策，谢丽，张璇。对棘白菌素类化合物氧磺酰化的酶及其应用[P]，中国发明专利：CN 202210570357.8（受理）

4. 吕雪峰，门萍，黄雪年，谢丽，杜思雨，张璇。氧磺酰化纽莫康定B₀及其制备方法和应用[P]，中国发明专利：CN 202210568966.X（受理）

5. 吕雪峰，门萍，黄雪年，谢丽，周宇，王敏。高产FR901379的菌株及其构建方法与应用[P]，中国发明专利：CN 202210570328.1（受理）

6. 吕雪峰，门萍，黄雪年，周宇，谢丽，王敏。一株高产FR901379的菌株及其构建方法与应用[P]，中国发明专利：CN 202210570355.9（受理）

7. 吕雪峰，黄雪年，门萍，谢丽，周宇，刘永娟，张璇。提高棘白菌素类化合物产量的转录因子及其应用[P]，中国发明专利：CN 202210839412.9（受理）