摘要：

研究通过组合设计代谢途径，构建出高产香叶基香叶醇的工程酿酒酵母，优化过后最高产量达到437.52mg/L，在5L发酵罐中香叶基香叶醇的产量达到1315.44mg/L。

酿酒酵母中生物合成GGOH的组合设计策略

（a）生产GGOH的途径组合；（b）具有不同启动子强度的GGOH生物合成模块的组合设计；（c）一步δ整合法的原理图解；

在复杂的代谢系统中，组合设计是获得最优解的有效策略。研究以酿酒酵母生产香叶基香叶醇（Geranylgeraniol，GGOH）为例，探索了酿酒酵母的代谢途径组合、启动子强度微调、拷贝数和整合位点变异的综合效应，构建了两条生物合成GGOH的途径分支。在第一条分支中，GGOH从异戊烯基焦磷酸（IPP）和法尼基二磷酸（FPP）转化而来。在第二条分支中，GGOH直接从IPP和二甲基烯丙基焦磷酸（DMAPP）获得。通过δ整合法（δ-integration）将下列组分合并整合到酵母中：启动子组合（由11种不同启动子构成的10种组合）、融合基因BTS1-ERG20、GGPPSsa（异源香叶基香叶基二磷酸合酶)、tHMGR（内源性N-末端截短基因3-羟基-3-甲基戊二酰基-CoA还原酶同工酶1）（如图1）。

结果一系列工程菌的GGOH产量从18.45mg/L到161.82mg/L。经过优化发酵培养基，GGOH的产量更是迅猛增加到437.52mg/L。因此，在碳有限的策略下，5L发酵罐中GGOH的产量达到1315.44mg/L。研究不仅为下游二萜类化合物超量生产开辟了广泛的机会，而且还证明了在微生物生产具有复杂结构的天然化合物中，基于组合设计的途径优化策略前途无量。