我所實現二萜香紫蘇醇高效生物合成

近日，我所合成微生物學研究組（1823組）周雍進研究員團隊在天然產物萜類合成生物學研究中取得新進展。該團隊在釀酒酵母中構建并優化二萜香紫蘇醇生物合成途徑，通過全局調控中心代謝途徑，實現了香紫蘇醇的高效合成。

　　龍涎香是重要名貴高級香料，其實質是抹香鯨腸內分泌物的干燥品。近年來，研究發現以植物香紫蘇中二萜化合物香紫蘇醇為原料，可以合成龍涎香的組分之一龍涎香醚。同時，香紫蘇醇本身是一種天然植物香料，在醫藥和農藥上也具有重要的生物活性。目前，香紫蘇醇獲取方法主要是從香紫蘇中提取，由于植物成分復雜，分離純化困難，培育種植受地理、氣候等因素影響，制約了香紫蘇醇的穩定供應。構建微生物細胞工廠，通過引入異源萜類合成途徑并改造內源代謝途徑，有望實現高值萜類化合物高效合成。

　　本研究以釀酒酵母為細胞工廠，系統改造其中心代謝，實現了以葡萄糖為原料高效合成香紫蘇醇，產量達到11.4g/L，為目前已有報道的二萜類最高產量。此外，為了節省細胞催化劑構建流程，本研究發展了代謝切換策略，將前期構建的高產脂肪酸菌株Y&Z036（Cell，2018）快速切換為香紫蘇醇合成細胞工廠，節約了18個基因操作步驟，縮短了細胞工廠的構建時間。本研究還借助轉錄組學和代謝流分析技術，揭示了二萜高效合成菌株的代謝流調控規律，為構建高效萜類合成細胞工程提供了理論指導。

　　相關工作以“Engineering yeast for high-level production of diterpenoid sclareol”為題，于近日發表在《代謝工程》（Metabolic Engineering）上。該工作的第一作者是我所1823組已出站博士后曹選。該工作得到國家自然科學基金、中央本級重大增減支項目等資助。（文/圖 曹選）

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ymben.2022.11.002