新平臺實現酵母中脂肪酸定向可控生物合成

　　近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員周雍進團隊與德國法蘭克福大學教授Martin Grininger團隊合作，開發出一種模塊化、可編程的脂肪酸合成平臺，并在酵母中實現了中鏈脂肪酸的定向生物合成。相關成果發表在《自然化學生物學》。

　　合成平臺示意圖。大連化物所供圖

　　中鏈脂肪酸（MCFAs）是一類碳鏈長度為C10-C14的功能性脂肪酸，廣泛應用于潤滑劑、食品香料、醫療營養等領域。傳統上，MCFAs主要從椰子油、棕櫚油等天然油脂中提取，但受限于原料供應和季節變化，產量不穩定。因此，發展高效、可持續的生物合成方法成為重要研究方向。

　　本工作中，Martin Grininger團隊通過體外酶工程改造，對脂肪酸合酶（mFAS）進行關鍵位點突變，有效調控了酮脂酰合酶（KS）與硫酯酶（TesA）結構域的催化效率，從而精準控制產物鏈長。在此基礎上，周雍進團隊以多形漢遜酵母為宿主構建了高效的酵母細胞“工廠”，通過精準調控脂肪酸β-氧化途徑并采用多拷貝表達策略，提升了中鏈脂肪酸的產量與占比。

　　隨后，團隊進一步通過基因組整合與質粒共表達，將優化后的mFAS/TesA雜合酶系統導入細胞，并結合代謝工程策略，有效阻斷了長鏈脂肪酸的完全氧化降解，促使代謝流富集中鏈脂肪酸。研究發現，在1.5 L生物反應器的批式補料發酵中，工程菌株XMCFA69的中鏈脂肪酸總產量達到708.6 mg/L，其中月桂酸占游離脂肪酸總量的48%，占比接近天然椰子油與棕櫚仁油水平。

　　該研究為替代傳統植物油提取、實現可持續油脂化工品的微生物制造提供了新思路。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41589-025-02105-w