植物天然产物(如类黄酮和生物碱)作为食品和饲料添加剂、膳食补充剂、营养保健品和药物等被广泛使用。一方面,这些天然产物自然来源稀缺,另一方面其化学结构复杂难以化学合成。微生物合成被认为是一种安全、稳定、低成本的方法。然而芳香族氨基酸(AAA)在微生物细胞内的自然含量很低,并且AAA生物合成途径调控非常复杂,建设高效生产AAA的微生物细胞工厂仍然具有挑战性。
2019年10月31日《自然-通讯》报道,瑞士查尔姆斯理工大学研究者在AAA微生物合成方面获得了重要突破,他们利用工程面包酵母成功生产了高水平的芳香产品(如类黄酮和生物碱)。这一研究标志着芳香族化合物在生物工业生产中迈出了重要的一步。
研究人员主要利用合成生物学手段,将遗传文库与酶联生物感应器相结合,成功地重新编程了酵母碳代谢。研究者引入基于磷酸缩酮糖的途径将糖酵解通量转移至4-磷酸赤藓糖的形成,以及通过替换两个糖之间关键节点上的几个重要基因的启动子来优化糖酵解与AAA生物合成途径之间的碳分布。该研究合成香豆酸最大滴度为12.5 g /L,葡萄糖的最大产量为154.9 mg/g。