甘草次酸（glycyrrhetinic acid, GA）是甘草中的主要活性成分，具有抗炎、抗病毒、保肝等多种药理作用。随着其生物合成途径在植物中被成功解析，利用微生物底盘高效生产GA及其前体11-oxo-β-amyrin成为研究热点。北京理工大学李春实验室在酿酒酵母中导入β-amyrin合成途径、CYP450氧化酶及其对应的细胞色素P450还原酶（CPR），试图构建完整的GA合成通路。然而，初始产量极低：GA仅为20.4±7.7 μg/L，前体11-oxo-β-amyrin为0.5±0.1 mg/L。通过更换酵母菌株和整合途径基因至基因组，β-amyrin持续高水平积累，但下游产物无明显提升，提示β-amyrin下游电子转移效率是GA合成的限速步骤。

为突破这一瓶颈，研究团队在转录组和全基因组数据库中检索到高度同源的新型CYP450（Unigene25647和CYP72A63）。导入新酶后，11-oxo-β-amyrin产量显著增加，但GA仍无提高。进一步分析表明，高氧化效率酶的导入破坏了氧化还原平衡，导致CPR电子传递效率不匹配，影响了CYP450活性。通过对6种不同植物来源的CPR进行筛选，发现GuCPR1能完美匹配这两种CYP450。将这一新型氧化还原系统导入酿酒酵母后，11-oxo-β-amyrin产量高达108.1±4.6 mg/L，GA产量达到18.9±2.0 mg/L，比此前文献报道的最高产量提升了946.5倍。该研究为天然产物微生物合成中的氧化还原平衡优化提供了重要策略。相关成果发表于Metabolic Engineering。