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工程釀酒酵母發酵合成***


                                                                             

      自2015年實現在釀酒酵母中完成**的從頭合成后，斯坦福大學美女研究人員ChristinaD. Smolke研究組，實現了另外一種代表性生物堿***的微生物從頭合成，該研究成果日前發表在MetabolicEngineering雜志。
      之前的研究已經對***生物堿的生物合成途徑完成了鑒定，并且可以通過對工程大腸桿菌(Escherichia coli)或釀酒酵母進行某些前體添加培養，可以實現***及其部分前體分子的轉化，但一直未實現***相關生物堿的從頭合成。主要的限制是走向嘌呤生物堿的代謝流量極低。
      基于之前的研究基礎，Smolke團隊在酵母中心代謝的基礎上，構建了一條黃嘌呤（xanthine,XT）到黃嘌呤核苷（xanthosine, XR）轉化途徑，該途徑過表達XPT基因增強了黃嘌呤向黃嘌呤核苷的轉化，組合表達PA0065基因和XMT基因，首先實現了***前體分子7-甲基黃嘌呤（7-mX）的從頭合成，并通過優化基因表達方式，顯著提高了7-mX的產量。
      在此基礎上，使用來自于小果咖啡（C. arabica）的CCS1酶，可對7-mX進行兩步催化合成***，同時由于該酶兼具3-N和1-N的甲基轉移酶活性，且底物范圍較廣，同時亦可發生茶堿分子的合成。通過不同甲基轉移酶的組合優化以及代謝流重排，研究獲得工程酵母經發酵*高可生產***270 μg/L, 茶堿61 μg/L, 3-甲基黃嘌呤3700 μg/L 。
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