脂質科學與健康事關全民身體素質的提高和健康中國建設的推進，是國家提升國民健康水平戰略的重大需求。花生四烯酸和角鯊烯都是重要的功能性脂質，目前主要來源于組織提取與天然微生物發酵。為了解決生產過程中存在的資源受限、微生物發酵周期較長或產量不高等問題，湖南農業大學生物科學技術學院田云教授團隊與南京工業大學、南京師范大學、省部共建木本油料資源利用國家重點實驗室等單位合作，通過利用合成生物技術在提升花生四烯酸和角鯊烯高效合成方面取得系列進展。
解脂耶氏酵母是FDA認證的一種安全且具有獨特生理特性的非常規酵母。田云教授團隊以該酵母為底盤細胞，通過設計并構建花生四烯酸生物合成途徑，剖析不同代謝路徑在底盤細胞中適配性，采用融合蛋白策略優化目標產物合成途徑，最終實現了花生四烯酸在解脂耶氏酵母工程菌中高效合成（約118.1 mg /L），2019年9月發表在《J Agric Food Chem》（中科院一區，Top期刊，IF=4.192）上；同時采用途徑工程策略在解脂耶氏酵母中分別過表達HMG1和共過表達HMG1和DGA1，優化工程菌發酵過程，最終實現了工程菌SQ-1在YPD-80發酵培養基中的角鯊烯產量達到731 mg/L，這是目前利用解脂耶氏酵母合成角鯊烯的最高產量報道，2021年1月發表在《Bioresource Technol》（中科院一區，Top期刊，IF=7.539）上；團隊結合自身研究工作，綜述解脂耶氏酵母自身脂肪酸及其衍生物代謝路徑特點，總結當前常用的提升目標產物代謝工程策略，并介紹通過代謝工程技術改造解脂耶氏酵母生產脂肪酸及其衍生物的進展，2021年1月發表在《Front Microbiol》（中科院二區，Top期刊，IF=4.236）上。研究團隊后續將采用系統代謝工程進一步改造底盤細胞，強化工程菌生產性能，優化工程菌發酵性能，提升解脂耶氏酵母合成功能性脂質的能力，最終逐步實現花生四烯酸和角鯊烯等功能性脂質綠色生物制造的產業化。
上述工作主要由我校生物科學技術學院劉虎虎博士和田云老師共同指導碩士研究生唐文艷、王冬平和宋于蘭等完成，我校均為第一完成單位。研究工作先后獲得國家自然科學基金、中國博士后科學基金第一批特別資助項目、湖南省教育廳優秀青年項目、長沙市杰出創新青年項目和湖南農業大學“雙一流”建設項目等資助。
圖 1：合成生物技術改造解脂耶氏酵母合成花生四烯酸
圖 2：合成生物技術改造解脂耶氏酵母合成角鯊烯
圖 3：解脂耶氏酵母合成功能性脂肪酸及其衍生物的代謝路徑
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.9b03727
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S096085242031926X
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.608662/full?&utm_source=Email_to_authors_&utm_medium=Email&utm_content=T1_11.5e1_author&utm_campaign=Email_publication&field=&journalName=Frontiers_in_Microbiology&id=608662
日期：2021-01-18
解脂耶氏酵母是FDA認證的一種安全且具有獨特生理特性的非常規酵母。田云教授團隊以該酵母為底盤細胞，通過設計并構建花生四烯酸生物合成途徑，剖析不同代謝路徑在底盤細胞中適配性，采用融合蛋白策略優化目標產物合成途徑，最終實現了花生四烯酸在解脂耶氏酵母工程菌中高效合成（約118.1 mg /L），2019年9月發表在《J Agric Food Chem》（中科院一區，Top期刊，IF=4.192）上；同時采用途徑工程策略在解脂耶氏酵母中分別過表達HMG1和共過表達HMG1和DGA1，優化工程菌發酵過程，最終實現了工程菌SQ-1在YPD-80發酵培養基中的角鯊烯產量達到731 mg/L，這是目前利用解脂耶氏酵母合成角鯊烯的最高產量報道，2021年1月發表在《Bioresource Technol》（中科院一區，Top期刊，IF=7.539）上；團隊結合自身研究工作，綜述解脂耶氏酵母自身脂肪酸及其衍生物代謝路徑特點，總結當前常用的提升目標產物代謝工程策略，并介紹通過代謝工程技術改造解脂耶氏酵母生產脂肪酸及其衍生物的進展，2021年1月發表在《Front Microbiol》（中科院二區，Top期刊，IF=4.236）上。研究團隊后續將采用系統代謝工程進一步改造底盤細胞，強化工程菌生產性能，優化工程菌發酵性能，提升解脂耶氏酵母合成功能性脂質的能力，最終逐步實現花生四烯酸和角鯊烯等功能性脂質綠色生物制造的產業化。
上述工作主要由我校生物科學技術學院劉虎虎博士和田云老師共同指導碩士研究生唐文艷、王冬平和宋于蘭等完成，我校均為第一完成單位。研究工作先后獲得國家自然科學基金、中國博士后科學基金第一批特別資助項目、湖南省教育廳優秀青年項目、長沙市杰出創新青年項目和湖南農業大學“雙一流”建設項目等資助。
圖 1：合成生物技術改造解脂耶氏酵母合成花生四烯酸
圖 2：合成生物技術改造解脂耶氏酵母合成角鯊烯
圖 3：解脂耶氏酵母合成功能性脂肪酸及其衍生物的代謝路徑
原文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.9b03727
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S096085242031926X
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.608662/full?&utm_source=Email_to_authors_&utm_medium=Email&utm_content=T1_11.5e1_author&utm_campaign=Email_publication&field=&journalName=Frontiers_in_Microbiology&id=608662
日期：2021-01-18
