近日,我所生物技術研究部合成微生物學研究組(1823組)周雍進研究員團隊在抗腫瘤藥物β-欖香烯高效生物合成研究中取得新進展。該團隊在多形漢遜酵母中構建并優化倍半萜β-欖香烯生物合成途徑,通過全局調控中心代謝途徑,實現了β-欖香烯的高效合成。
倍半萜類化合物β-欖香烯是從我國傳統中藥姜科植物溫郁金(溫莪術)中分離提取的國家二類抗腫瘤藥物,具有廣譜的抗腫瘤活性和較低的毒副作用。上世紀80至90年代,大連市醫藥科學研究所與大連醫學院(現大連醫科大學)聯合我所申請國家“七五”科技攻關計劃“重大疾病防治藥物β-欖香烯”專題,確定了β-欖香烯的抗癌功效。然而,植物培養周期長,受環境影響大,且提取物中含有多種同分異構體,嚴重制約了β-欖香烯的穩定供應。因此,亟需開發新型且高效的β-欖香烯生產方式。利用微生物細胞工廠,通過引入異源萜類合成途徑并改造內源代謝途徑,有望實現高價值萜類化合物的高效合成。
多形漢遜酵母具有生長速度快,底物譜廣泛,耐高溫等諸多優良性能,是構建微生物細胞工廠的優良底盤細胞。本研究以多形漢遜酵母為宿主,通過酶篩選與優化表達,實現了β-欖香烯生物合成;進一步優化甲羥戊酸途徑,以及改造中心代謝增強前體和輔因子供給,產量提升2.65倍;最終,工程菌株搖瓶補料發酵合成β-欖香烯達4.7 g/L,為目前報道微生物合成的最高產量。
該工作以“Global metabolic rewiring of the nonconventional yeast Ogataea polymorpha for biosynthesis of the sesquiterpenoid β-elemene”為題,發表在《代謝工程》(Metabolic Engineering)上。該工作第一作者是我所1823組博士研究生葉敏。該工作得到國家重點研發計劃、我所創新基金等項目的資助。(文/圖 葉敏)