华中农业大学胡学博组ACS SynBio | 创建基于酵母表面展示的多酶催化体系合成萜类活性物质

摘要

近日，华中农业大学药用植物研究所、药用植物繁育与栽培国家地方联合工程研究中心利用酿酒酵母表面展示技术，将甲羟戊酸途径（Mevalonate pathway）途径合成香叶醇的9个催化酶系在酵母表面展示，构建了新型的生物固定化酶技术，在体外重构了MVA途径用以合成萜类物质香叶醇。

内容

萜类天然产物是现代药物的重要来源，有极大的研究价值。大部分植物体内萜类化合物的含量有限，严重限制了其应用。利用微生物细胞工厂合成一些重要的天然产物是合成生物学主流研究方向，其中一些细胞工厂的合成能力，已经达到了工业应用的水平。因受到复杂本底代谢背景的影响和限制，细胞工厂技术要求极其苛刻，一套成熟技术往往需要持续多年的积累。无细胞代谢工程作为生物工程的一种拓展手段，具有广阔的应用前景。将可再生的生物酶固定化是一种已经成熟应用的工业技术，且可实现酶制剂的反复利用，具有节约成本以及减少环境污染等特点。酵母展示技术是一种将外源分子以共价键展示于酵母表面的的分子生物学工具，可以用来展示催化酶，形成生物固定化酶，避免复杂且严苛的酶表达与纯化过程，同时提高酶的催化活性和稳定性。本研究利用酿酒酵母表面展示技术，将通过甲羟戊酸途径（Mevalonate pathway）合成香叶醇的9个催化酶固定于酵母表面，在体外重构了香叶醇合成途径且利用该多酶催化体系成功合成了香叶醇。本论文是首次尝试体外多酶生物合成结合生物基固定化技术。该成果发表在ACS Synthetic Biology杂志（影响因子5.11，JCR1区），华中农业大学已毕业罗彪彪博士为论文第一作者。康奈尔大学Moonsoo M. Jin教授亦参与相关工作。华中农业大学胡学博教授为本论文通讯作者。