新底盘突破萜类前体瓶颈

近日，南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）（以下简称广州海洋实验室）海洋分子生态与化学生态学团队在萜类前体供给底盘构建方面取得新进展。相关成果发表于《代谢工程》（Metabolic Engineering）。

萜类化合物是一类结构多样的天然产物，在医药、香料和燃料等领域具有广泛的应用前景。然而，微生物宿主中萜类前体供给不足是制约其高效异源合成的关键瓶颈。尽管大肠杆菌作为底盘细胞具备生长快、易培养和遗传操作便捷等优势，但其内源萜类前体供给能力极为有限，严重限制了萜类的高产。

相关研究示意图。研究团队供图

为此，广州海洋实验室教授钱培元团队旨在通过代谢工程手段突破这一瓶颈。在国家自然科学基金等项目资助下，团队采用创新的生物信息学基因组挖掘策略，对超过2.5万个放线菌基因组进行筛选，获得高效MVA途径酶，成功构建了高产萜类前体的大肠杆菌底盘细胞，为萜类化合物的工业化生产提供了新平台。

具体研究中，团队对25261个放线菌基因组开展多层次全局挖掘，从中鉴定出一系列具有潜在高催化效率的MVA途径酶。基于这些酶元件，在大肠杆菌BL21(DE3)中成功构建了基因组整合型MVA途径，开发出高效萜类前体合成底盘ecMVA-1和ecMVA-2。

为验证该底盘平台功能，团队测试了八种不同的萜类合酶（TSs），均成功实现相应萜类化合物的生产。其中，在5升生物反应器中发酵青蒿素前体紫穗槐-4,11-二烯，产量达947.80 mg/L。该结果表明，该MVA底盘平台不仅适用于实验室规模的萜类合酶研究，也展现出良好的工业化应用前景。 论文共同通讯作者钱培元指出，该研究建立的计算模拟筛选策略为代谢工程提供了新视角，也为萜类衍生化合物的工业化生产提供了多样化的底盘细胞资源。