酵母工程引领茉莉酸生物合成新领域

中国科学院深圳先进技术研究院罗晓洲教授和加州大学伯克利分校JayD.Keasling教授领导的研究小组开发了一种工程酵母，可生产重要的植物激素称为茉莉酸酯，包括茉莉酸及其衍生物、茉莉酸甲酯和茉莉酰异亮氨酸。

该研究于11月13日发表在NatureSynthesis上。

茉莉酸及其衍生物统称为茉莉酸酯。它们在植物生长、应激反应和防御机制中发挥着关键作用，并在医学应用中具有潜在用途。然而，从植物中提取这些激素就像大海捞针一样;它的产量极低，而且对环境造成负担。

酿酒酵母已广泛用于生物化学品的工业生产。它含有各种细胞器，这些细胞器对于用多种酶和不同的天然位置重建植物途径至关重要。

茉莉酸生物合成是一个复杂的多酶催化过程，表现出广泛的区室化，酶在叶绿体、过氧化物酶体和细胞质中具有活性。叶绿体是生产前体α-LeA和氧代植物二烯酸(OPDA)的室。由于酵母没有叶绿体，由于适应不寻常环境的酶不相容，茉莉酸途径的重建提出了挑战。

为了应对这些挑战，研究人员使用位于内质网和细胞质中的酶来生成中间体α-LeA和OPDA。使用亲本菌株Lab001进行基因组编辑，最终的工程菌株整合了来自不同植物和真菌的15个异源基因，并删除了3个天然基因，在烧瓶培养物中产生的茉莉酸滴度为9.6mg·L-1。进一步的菌株工程还分别生产了3.1mg·L-1茉莉酸甲酯和7.0mg·L-1茉莉酰异亮氨酸。

“与目前的化学合成或提取工艺相比，所提出的技术提供了一种更高效、更具成本效益且环保的方法，”罗教授说。

该团队正在探索扩大生产规模的方法，旨在将该技术推向商业可行性。

“茉莉酸的化学合成通常产量低且费力，其提取成本高昂或对环境有害。现在报道了使用工程面包酵母从头生物合成茉莉酸及其衍生物、茉莉酸甲酯和茉莉酰异亮氨酸。，”该杂志的编辑托马斯·韦斯特说。

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