浙大连佳长组：改造毕赤酵母底盘高效合成硫酸胆固醇

甾体化合物已经成为继抗生素之后的第二大药物类别，全球市场规模超过100亿美元。然而其骨架原料胆固醇却极其依赖从化学原料中生产。近年来利用微生物细胞工厂大规模生产甾体化合物受到越来越多的关注。

浙江大学化学与生物工程学院连佳长课题组近日首次通过毕赤酵母从头高效生产硫酸胆固醇（Cholesterol sulfate，CS）的研究，将菌株的CS产量提高了5.8倍，最高产量可达545 mg/L。

研究内容

通过组合代谢工程策略1. 阻断CS竞争性支路；2. 过表达甲羟戊酸（MVA）限速途径基因；3. 调节脂质代谢；4. 增强CS合成辅因子3' -磷酸腺苷-5' -磷酸硫酸根（PAPS）的供应，改造过的菌株与初始菌株相比产量提升了5.8倍。

最佳菌株（CHS0505）在摇瓶中产生了249 mg/L CS，在补料发酵罐中，CS和总类固醇（7-脱氢胆固醇、胆固醇和CS）产量分别达到了545 mg/L和621 mg/L，这突出了毕赤酵母作为细胞工厂生产甾体类化合物的潜力。

图1. 多水平代谢工程策略改造毕赤酵母合成CS简图。

值得注意的是，毕赤酵母经过改造可以积累 PAPS，这是微生物生产硫酸化天然产物的关键成分之一。因此除了CS外，该研究构建的毕赤酵母底盘还可以直接应用于微生物生产其他硫酸化天然化合物，如硫酸软骨素、硫酸肝素、苯硫代葡萄糖苷、大叶藻素酸、硫酸酪氨酸和硫酸柚皮素。

小结

本研究不仅构建了一株具有高CS生产能力的工程酵母菌株，证明了毕赤酵母是一种合适的生产甾体化合物的微生物底盘。更重要的是，CS生产细胞工厂的开发将促进微生物生产糖胺聚糖和其他硫酸天然化合物的研究。