近日江南大學生物工程學院周哲敏教授團隊在廣藿香醇發(fā)酵合成研究方面取得突破，成功構建了高效發(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。因其具有獨特的香氣，主要用于化妝品行業(yè)；同時，廣藿香醇具有抗炎、抗腫瘤等多種功能，在醫(yī)藥領域也展示出潛在的應用價值。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)模應用。

 

　　針對這一問題，周哲敏教授研究團隊組合蛋白質工程、代謝工程、發(fā)酵工程等多種策略，實現(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入大腸桿菌，成功實現(xiàn)了廣藿香醇的合成。在此基礎上，通過半理性設計改造關鍵酶——廣藿香醇合酶，并將該酶與法尼基焦磷酸合酶融合表達，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，增強多個細胞膜轉運蛋白的表達以及發(fā)酵條件優(yōu)化，在5 L發(fā)酵罐上，廣藿香醇產(chǎn)量可達970.1 mg/L，生產(chǎn)強度達到199 mg/L/d。這是目前以無機鹽培養(yǎng)基發(fā)酵合成廣藿香醇的最高水平的報道。

 

　　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制。此外，本研究通過改造大腸桿菌底盤細胞進行高效發(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2018級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)新重點項目（2017YFE0129600）、國家自然科學基金（31300087、21878125）、江蘇省自然科學基金（BK20181206）等項目的資助。