549.7 mg/L，周志华团队改造酿酒酵母，实现小白菊内酯微生物发酵最高滴度

小白菊内酯是从小白菊中提取的化合物，其具有极强的抗炎特性（ 对TNF的抑制能力超出红没药醇1000倍 ），最初被用来治疗皮肤感染、风湿病以及偏头痛。近年来的研究证实小白菊内酯在癌症治疗中也具有潜力，已开发的药物包括南开大学研发的胶质母细胞瘤 (GBM) 孤儿药ACT001。

小白菊内酯主要通过植物提取，依赖广阔的耕作面积，采收期较长，通过微生物细胞工厂的生物合成被认为是植物提取的可持续替代品。

近期， 中国科学院分子植物科学卓越创新中心周志华团队 在ACS上发表文章，其开发了一种新型酵母细胞工厂来生产小白菊内酯， 在10 L 发酵罐中滴度达到 549.7 mg/L，这是目前微生物发酵获得的最高滴度。

研究内容

研究团队先是构建了一个酵母底盘应变来有效地生产 关键前体吉 马烯 A （Germacrene A ）， 然后将小白菊内酯生物合成途径引入该菌株来创建小白菊内酯-生产细胞工厂。

通过从T. vulgare中挖掘并整合两种新的脱氢酶（Tv Adh 和Tv Aldh），动态控制PTS表达，然后 引入额外的非规范三羧酸 (TCA) 循环，提高滴度 。

最后采用两阶段发酵方法：前期抑制产物合成以促进细胞生长，后期诱导表达并结合大孔树脂原位吸附， 减轻木香烃内酯和小白菊内酯对酵母细胞工厂生长的有害影响 。

通过以上策略和补料分批发酵，最终在10 L发酵罐中，银胶菊内酯产量创纪录达到549.7 mg/L，木香烃内酯的产量为 972.7 mg/L，这是迄今为止报道的通过微生物发酵获得的最高滴度。

小结

该研究首次引入非经典 TCA 的动态调节来改变酵母细胞工厂，该酵母底盘的小白菊内酯滴度比初始菌株PAL01高140.9倍，比2022年报道的最高产量高出17.7倍，为制造铺平了道路小白菊内酯以绿色和可持续的方式。

未来，团队将探索适应性实验室进化和代谢工程，以增强耐受性酵母 细胞 工厂木香烃内酯和小白菊内酯并提高滴度小白菊内酯。

资料来源：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.4c00665