上海生科院在二萜類化合物的合成生物學研究中取得進展

　　9月14日，Cell Research 期刊在線發表了中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所王勇研究組的研究論文：Pathway mining-based integration of critical enzyme parts for de novo biosynthesis of steviolglycosides sweetener in Escherichia coli。該研究基于途徑挖掘的方法對甜菊糖生物合成過程中的重要酶進行了解析和組裝，在易于操作的大腸桿菌底盤中實現了植物來源的二萜類化合物甜菊糖苷的異源合成。

　　植物中的萜類化合物是天然藥物、香料及食品添加劑的重要來源。一些稀有萜類物質在天然植物中的產量低，人工半合成亦存在低效高成本的問題，難以大規模生產應用。近年來發展的微生物合成生物學技術通過系統工程重建下游的生物合成途徑，改善常見萜類化合物的前體供應，可實現所需萜類化合物在微生物底盤中的生產。

　　甜菊糖是僅存在于南美菊科植物甜菊（Stevia rebaudiana Bertoni）和中國的甜茶（Rubus suavissimus）等少數植物的一種四環二萜類化合物。近幾十年來，隨著人們對甜菊糖苷類化合物化學多樣性和生理功能的認識，其作為下一代重要的健康天然甜味劑和潛在藥物的價值已經獲得了廣泛的認可。王勇研究組基于前期構建的甜葉菊RNA序列數據庫，對甜菊糖生物合成途徑的關鍵酶進行了廣泛地挖掘。通過在靜息細胞中共表達候選的細胞色素P450基因和糖基轉移酶基因，解析和鑒定了甜菊糖生物合成途徑中的兩個關鍵酶，并在大腸桿菌底盤細胞中重構了從頭合成甜菊糖苷類化合物的非天然合成途徑。經一系列理性設計的表達條件優化，使大腸桿菌中甜菊糖生物合成的關鍵中間體產量得到大幅度提高，并成功地獲得了其主要組分RA。該研究為實現甜菊糖苷等重要二萜類化合物的合成生物制造奠定了基礎，同時為改造大腸桿菌成為復雜萜類化合物異源合成的底盤細胞提供了成功范例。

　　該項工作得到了國家科技部、基金委和上海市科委項目的支持。

上海生科院在二萜類化合物的合成生物學研究中取得進展