江南大學(xué)周哲敏教授團(tuán)隊(duì)在Journal of Agricultural and Food Chemistry發(fā)表組合策略提高廣藿香醇在大腸桿菌中發(fā)酵水平的研究成果

近日江南大學(xué)生物工程學(xué)院周哲敏教授團(tuán)隊(duì)在廣藿香醇發(fā)酵合成研究方面取得突破，成功構(gòu)建了高效發(fā)酵合成廣藿香醇的重組大腸桿菌菌株。研究成果“Enhancement of patchoulol production inEscherichia coliviamultiple engineering strategies”發(fā)表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》雜志（JCR一區(qū)，影響因子：5.279）（DOI:10.1021/acs.jafc.1c02399）。
 
　　廣藿香醇作為一種倍半萜類化合物，是廣藿香植物提取精油的主要成分。因其具有獨(dú)特的香氣，主要用于化妝品行業(yè)；同時(shí)，廣藿香醇具有抗炎、抗腫瘤等多種功能，在醫(yī)藥領(lǐng)域也展示出潛在的應(yīng)用價(jià)值。然而，目前微生物發(fā)酵合成廣藿香醇的產(chǎn)量仍較低，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
 
　　針對(duì)這一問題，周哲敏教授研究團(tuán)隊(duì)組合蛋白質(zhì)工程、代謝工程、發(fā)酵工程等多種策略，實(shí)現(xiàn)了廣藿香醇的高效生物合成。研究者利用大腸桿菌作為宿主菌，將廣藿香醇代謝途徑導(dǎo)入大腸桿菌，成功實(shí)現(xiàn)了廣藿香醇的合成。在此基礎(chǔ)上，通過半理性設(shè)計(jì)改造關(guān)鍵酶——廣藿香醇合酶，并將該酶與法尼基焦磷酸合酶融合表達(dá)，提高了廣藿香醇的產(chǎn)量。隨后，通過改造大腸桿菌中心碳代謝途徑，增強(qiáng)多個(gè)細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)以及發(fā)酵條件優(yōu)化，在5 L發(fā)酵罐上，廣藿香醇產(chǎn)量可達(dá)970.1 mg/L，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到199 mg/L/d。這是目前以無機(jī)鹽培養(yǎng)基發(fā)酵合成廣藿香醇的最高水平的報(bào)道。
 
　　本研究提供了通過分子改造提高廣藿香醇合酶合成的有效策略，并解析了廣藿香醇合酶的催化機(jī)制。此外，本研究通過改造大腸桿菌底盤細(xì)胞進(jìn)行高效發(fā)酵合成廣藿香醇的策略，為其他萜類化合物的發(fā)酵合成提供了新的研究思路。
 
　　周哲敏教授和周麗副教授為該論文的共同通訊作者，周麗副教授和江南大學(xué)2018級(jí)碩士研究生王禹錫為該論文的共同第一作者。上述研究工作得到了國際科技合作創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目（2017YFE0129600）、國家自然科學(xué)基金（31300087、21878125）、江蘇省自然科學(xué)基金（BK20181206）等項(xiàng)目的資助。



日期：2021-08-17