上海生科院在二萜类化合物的合成生物学研究中取得进展

2024年9月14日，《Cell Research》期刊在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王勇研究组的最新成果。该团队通过途径挖掘和整合关键酶部件，首次在大肠杆菌底盘中实现了植物来源二萜类化合物——甜菊糖苷的异源合成，为合成生物制造提供了新范例。

萜类化合物在植物中广泛存在，是天然药物、香料和食品添加剂的重要来源。然而，部分稀有萜类物质在天然植物中的产量极低，人工半合成存在效率低、成本高等难题，限制了其大规模应用。近年来，微生物合成生物学技术通过系统工程重建生物合成途径，显著提升了萜类化合物前体的供应能力，使得在微生物底盘中生产目标萜类成为可能。

甜菊糖苷是一种四环二萜类化合物，仅存在于南美甜叶菊和中国甜茶等少数植物。随着对其化学多样性和生理功能的深入研究，甜菊糖苷作为新一代健康天然甜味剂和潜在药物的价值日益突出。王勇研究组基于甜叶菊RNA序列数据库，广泛挖掘了甜菊糖生物合成途径的关键酶。通过在静息大肠杆菌细胞中共表达细胞色素P450和糖基转移酶基因，成功解析并鉴定了两种关键酶，重构了甜菊糖苷的非天然合成途径。

经理性优化表达条件，大肠杆菌中甜菊糖生物合成的关键中间体产量显著提升，并获得了主要组分RA。这一研究不仅为甜菊糖苷等重要二萜类化合物的合成生物制造奠定了基础，也为大肠杆菌作为复杂萜类化合物异源合成底盘细胞提供了成功范例。

该项工作获得国家科技部、基金委和上海市科委项目支持。

参考文献：Pathway mining-based integration of critical enzyme parts for de novo biosynthesis of steviolglycosides sweetener in Escherichia coli. Cell Research, 2024.