酵母生物能合成啤酒花活性成分黃腐醇

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近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員周雍進團隊在黃酮類天然產物合成生物學研究方面取得新進展。團隊以釀酒酵母為宿主，通過強化和平衡生物合成途徑，以及提高限速步驟異戊烯基化的轉換效率，實現黃腐醇（又名黃腐酚）異源生物合成，相關成果發表在《自然—通訊》上。

酵母細胞工廠示意圖。大連化物所供圖

黃腐醇是一種異戊烯基化的黃酮類化合物，來源于啤酒花植物，在工業上主要應用于啤酒釀造，不僅能改善啤酒風味，還具有多種生物活性，如預防癌癥、抗氧化、抗炎和免疫調節等作用。目前，黃腐醇主要從啤酒花中提取，由于培育植物受地理、氣候等因素影響，以及植物中黃腐醇的含量低、分離純化困難，且結構不穩定導致釀造過程中損失率達80%至90%，因此，需要發展其他生產路線供應黃腐醇。利用微生物細胞工廠，通過引入異源黃腐醇合成途徑并改造和平衡內源代謝途徑，有望實現黃腐醇的生物合成。

釀酒酵母被廣泛應用于食品釀造，且其具有極強的可塑性、魯棒性和可靠的安全性，逐漸成為天然產物生物合成的主要平臺之一。研究團隊通過模塊化工程、提高前體供應、構建融合蛋白等策略，強化和平衡三個平行途徑的代謝流，并通過限速酶篩選、酶工程和過氧化物酶體區域化等策略，提高限速步驟異戊烯基化的轉換效率，實現了黃腐醇的關鍵前體脫甲基黃腐醇的生物合成，其生物合成效率提高了83倍，產量達到4 mg/L。進一步，團隊利用表達甲基轉移酶獲得了142 μg/L的黃腐醇。

上述工作為復雜活性天然產物的高效合成提供理論指導，有望為天然產物新資源開發和可持續利用提供保障。