[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2026-2-9] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

“雜合”途徑助力中藥植物黃酮苷高效從頭合成
作者：江慶齡  來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司  http://521google.com.cn
華東理工大學教授蔡孟浩團隊聯(lián)合北京大學研究員喬雪、教授葉敏及上海交通大學教授瞿旭東，在巴斯德畢赤酵母中實現(xiàn)了4種黃酮苷的高效從頭合成，產(chǎn)量最高達每升26克以上。12月5日，相關研究成果發(fā)表于《自然-合成》。
植物黃酮是具有重要藥用價值及保健功能的次生代謝產(chǎn)物，廣泛應用于抗炎、心血管保護、2型糖尿病防護、抗腫瘤等領域。黃酮糖基化形成的黃酮糖苷，能顯著改善溶解性和穩(wěn)定性，利于機體吸收和利用，在已獲批上市的黃酮類藥物中占比達到36.8%。然而，植物提取法、化學合成法、微生物合成各有不同挑戰(zhàn)，黃酮糖苷從頭合成長期停滯在每升毫克級水平。
研究團隊設計了高效的“雜合”途徑，從植物、酵母及細菌等8個物種中優(yōu)選了10種高特異性、高活性的酶元件，在酵母中“協(xié)同作戰(zhàn)”，成功實現(xiàn)牡荊素、葒草素、2″-O-牡荊素半乳糖苷、2″-O-葒草素半乳糖苷這4種黃酮苷的從頭合成。隨后，研究團隊通過“分而治之、各個擊破”策略，對三種前體砌塊分層改造，解決其胞內(nèi)供應不足、比例失衡瓶頸，并對內(nèi)外源基因開展29次編輯與操控，成功實現(xiàn)牡荊素及2″-O-牡荊素半乳糖苷分子的高效合成。
針對平行競爭途徑中葒草素合成效率極低的問題，研究團隊通過探究高特異性酶、多酶融合體、多酶表達精細控制等策略，成功實現(xiàn)“代謝引流”，獲得葒草素及2″-O-葒草素半乳糖苷的高產(chǎn)菌株。
研究團隊進一步發(fā)現(xiàn)，工程菌培養(yǎng)中，將乙醇、葡萄糖作為碳源時，會引發(fā)黃酮苷合成的表型差異。為探明其中機理，研究團隊利用轉錄組-代謝組聯(lián)合分析“點亮”細胞黑箱，“追蹤”到不同碳源下影響黃酮苷合成的關鍵限制因素。在此基礎上，研究團隊通過靶點優(yōu)化與系統(tǒng)改造，歷經(jīng)18輪迭代，最終獲得高產(chǎn)4種黃酮糖苷的工程菌株，實現(xiàn)合成能力的突破性提升，在反應器發(fā)酵中產(chǎn)量最高達到每升26克以上。
值得一提的是，純化獲得的4種黃酮苷產(chǎn)物，尤其是2″-O-葒草素半乳糖苷，能夠劑量依賴性地緩解小鼠急性肺損傷。初步成本核算表明，該酵母發(fā)酵制備的黃酮苷體系，相比金蓮花、淡竹葉等優(yōu)勢植物的提取路線，具有良好的成本優(yōu)勢，展現(xiàn)了微生物制造的巨大潛力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s44160-025-00929-x
（本文內(nèi)容來源于網(wǎng)絡，版權歸原作者所有，如有侵權可后臺聯(lián)系刪除。）