天津工生所實現抗癌藥β欖香烯的微生物高效合成

發布時間：2023-11-21 11:20 原文鏈接：天津工生所實現抗癌藥β欖香烯的微生物高效合成

　　倍半萜吉瑪烯A是吉瑪烯家族化合物核心中間體，能夠衍生出結構特異、功能多樣的類倍半萜物質，以β-欖香烯最具代表性。這些化合物在抗癌、抑菌、抗病毒等領域表現出優異的生物學特性。傳統萜類物質生產依賴于化學合成或植物組織提取，存在產率低、資源浪費的缺點。近年來，代謝工程和合成生物學的發展促進了微生物細胞工廠的高效構建，為化學品的微生物合成提供了新選擇。

　　近日，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員王欽宏帶領的進化與代謝工程研究團隊，在構建解脂耶氏酵母細胞工廠高效合成吉瑪烯A方面取得新進展。該研究挖掘和篩選出高效吉瑪烯A合酶（dlGAS），其催化活性是已報道lsGAS的4.3倍。進一步，研究通過融合表達關鍵酶、增強甲羥戊酸途徑通量、下調競爭途徑關鍵基因表達水平以及優化吉瑪烯A合酶拷貝數的方式，重構了解脂耶氏酵母中吉瑪烯A合成路徑，這使得工程菌株吉瑪烯A產量達到2.1 g/L，同時消除了中間產物甲羥戊酸和競爭性副產物角鯊烯的積累。研究進一步通過下調脂質合成和上調脂質再利用增加了胞質乙酰輔酶A供應水平，使得工程菌株吉瑪烯A產量達到2.8 g/L。研究通過發酵工藝優化，使工程菌株的吉瑪烯A產量達到39 g/L、葡萄糖轉化率達到0.181 g/g。這是目前報道解脂耶氏酵母中最高的倍半萜產量以及酵母中最高的萜烯生產葡萄糖轉化率。由于吉瑪烯A經熱重排后可接近100%轉化為β-欖香烯，該工作為抗癌藥β-欖香烯的高效合成提供了新路線。

　　相關研究成果以封面文章和2023年熱點文章的形式，發表在《綠色化學》（Green Chemistry）上。研究工作得到天津市合成生物技術創新能力提升行動和國家自然科學基金等的支持。