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天然產物萜類合成生物學研究中取得進展。該團隊在釀酒酵母中構建并優化二萜香紫蘇醇生物合成途徑，通過全局調控中心代謝途徑，實現了香紫蘇醇的高效合成。
龍涎香是重要名貴高級香料，其實質是抹香鯨腸內分泌物的干燥品。近年來，研究發現以植物香紫蘇中二萜化合物香紫蘇醇為原料，可以合成龍涎香的組分之一龍涎香醚。同時，香紫蘇醇本身是一種天然植物香料，在醫藥和農藥上也具有重要的生物活性。目前，香紫蘇醇獲取方法主要是從香紫蘇中提取，由于植物成分復雜，分離純化困難，培育種植受地理、氣候等因素影響，制約了香紫蘇醇的穩定供應。構建微生物細胞工廠，通過引入異源萜類合成途徑并改造內源代謝途徑，有望實現高值萜類化合物高效合成。
該研究以釀酒酵母為細胞工廠，系統改造其中心代謝，實現了以葡萄糖為原料高效合成香紫蘇醇，產量達到11.4g/L，為目前已有報道的二萜類最高產量。此外，為了節省細胞催化劑構建流程，該研究發展了代謝切換策略，將前期構建的高產脂肪酸菌株Y&Z036（Cell，2018）快速切換為香紫蘇醇合成細胞工廠，節約了18個基因操作步驟，縮短了細胞工廠的構建時間。研究還借助轉錄組學和代謝流分析技術，揭示了二萜高效合成菌株的代謝流調控規律，為構建高效萜類合成細胞工程提供了理論指導。
相關成果以Engineering yeast for high-level production of diterpenoid sclareol為題于近日發表在《代謝工程》（Metabolic Engineering）上。相關研究工作得到國家自然科學基金、中國中醫科學院中央本級重大增減支項目等的資助。
大連化物所實現二萜香紫蘇醇高效生物合成
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