基于细胞器工程的代谢途径区室化，是合成生物学和代谢工程研究的重要前沿方向之一。过氧化物酶体代谢流丰富，调控机制多样，作为亚细胞反应器具有独特优势，在植物和酵母底盘代谢工程研究中均有广阔的应用前景。近日，浙江大学现代种业研究所潘荣辉研究员在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Biotechnology发表综述，系统地总结了过氧化物酶体代谢工程在生物制造和农业领域中的研究进展，并对过氧化物酶体代谢工程的发展趋势进行展望。
该论文首先讨论了过氧化物酶体在代谢工程中的应用优势，包括其丰富的代谢流、跨膜转运机制、跨细胞器互作、信号肽、丰度调控机制等。然后，总结以酵母和植物为底盘的过氧化物酶体代谢工程具体研究进展和应用方向，例如过氧化物酶体代谢工程已被用于脂肪酸或羧酸衍生物、萜类化合物、生物碱、抗生素、植物激素等生物分子的合成，以及构建光呼吸旁路以提高作物产量。此外，还探讨了过氧化物酶体酶体代谢工程中多种行之有效的产量提升和优化策略。
最后，该论文指出近二十年来，酵母和植物底盘的过氧化物酶体酶体代谢工程取得大量进展，广泛应用于生物制造，在合成可降解生物聚酯和可再生生物燃料方面具有巨大潜力，有望应对环境挑战。植物过氧化物酶体代谢工程还可应用于光呼吸改造，以提高光合作用固碳效率从而提升作物产量。未来应全面解析过氧化物酶体定位信号肽，有助于过氧化物酶体代谢工程元件的开发利用，甚至有利于基于过氧化物酶体创造具有正交性的人工细胞器，因此过氧化物酶体信号肽PTS的智能预测是将来过氧化物酶体工程研究的重点方向之一。过氧化物酶工程还在人造碳固定途径的创建中具有潜力，可用于创建人工自养生物。
该论文的第一作者是潘荣辉课题组的宋书言博士和浙大化工与生工学院连佳长课题组的博士生叶翠芳。通讯作者是潘荣辉研究员和连佳长研究员。密歇根州立大学Jianping Hu教授为本文写作提供了重要指导。潘荣辉课题组聚焦植物能量细胞器代谢网络与代谢工程，以及主要农作物中过氧化物酶体在种子和抗逆方面的生理功能，以通讯作者在Trends in Biotech、Developmental Cell、Plant J、JIPB、Crop J、aBiotech等期刊发表论文，并第一作者在PNAS、Plant Cell、New Phyto、Plant J等期刊发表论文，参与出版《种子学》、《植物生物技术》等教材，以及《Subcellular Biochemistry》、《Methods in Photorespiration》等专著。
