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枝顶孢霉菌(Acremonium chrysogenum)

枝顶孢霉菌( Acremonium chrysogenum ,旧称顶头孢霉 Cephalosporium acremonium )是 0. 真菌界(Fungi) 中具有重大医学意义的丝状真菌,因其能产生头孢菌素C(cephalosporin C)而闻名。1948年,Giuseppe Brotzu从撒丁岛海边排污口分离得到该菌株,开创了头孢菌素类 0. 抗生素 的发现历程。枝顶孢霉隶属子囊

概述

枝顶孢霉菌(*Acremonium chrysogenum*,旧称顶头孢霉 *Cephalosporium acremonium*)是[[0. 真菌界(Fungi)]]中具有重大医学意义的丝状真菌,因其能产生头孢菌素C(cephalosporin C)而闻名。1948年,Giuseppe Brotzu从撒丁岛海边排污口分离得到该菌株,开创了头孢菌素类[[0. 抗生素]]的发现历程。枝顶孢霉隶属子囊菌门(Ascomycota),菌丝纤细,分生孢子单生或短链状着生于瓶梗顶端。

形态特征与培养特性

菌落初期白色后转淡黄色,质地绒毛状。菌丝有隔,直径约1.5-3 μm。分生孢子梗呈简单瓶梗状(phialide),顶端逐个产生椭圆形分生孢子,以黏液团聚集。在好氧液体发酵中,菌丝体经历营养生长→产孢子→产头孢菌素的代谢转换。含[[几丁质]]的[[0. 细胞壁]]在发酵后期自溶,释放胞内产物。

头孢菌素生物合成

头孢菌素C的合成途径起始于L-α-氨基己二酸、L-半胱氨酸和L-缬氨酸三肽缩合为ACV三肽,经异青霉素N合成酶(IPNS)环化为异青霉素N,再经扩环酶(expandase)将五元噻唑烷环扩为六元二氢噻嗪环——这一扩环反应是头孢菌素区别于青霉素的关键步骤。工业菌株经数十年诱变育种与基因工程改造,产量较原始菌株提升数千倍。

应用与演化意义

头孢菌素类[[0. 抗生素]]是临床最广泛使用的β-内酰胺类药物之一。枝顶孢霉的头孢菌素合成基因簇与[[产黄青霉菌(Penicillium chrysogenum)]]的青霉素基因簇高度同源,推测β-内酰胺合成能力可能通过水平基因转移在[[0. 细菌(Bacteria,细菌域)]]与真菌间传递。

参考资料

• Elander, R.P. (2003). Industrial production of β-lactam antibiotics. *Applied Microbiology and Biotechnology*, 61: 385-392.

• 邓子新, 宋渊. (2010). 微生物药物学. 科学出版社.