生物工程酵母可高效生产草药分子

陈小将

科技日报讯 （记者张梦然）草药产品因其多种健康益处而备受青睐，但却难以实现大规模制造。日本神户大学一个生物工程师团队通过改造酵母细胞机制，成功在发酵罐中以空前的浓度生产出一种重要的草药分子——阿替匹林C。这一突破提高了阿替匹林C产量，并为利用微生物生产其他植物源化合物开辟了新途径。相关研究结果发表在最新的《ACS合成生物学》杂志上。
阿替匹林C以其显著的抗菌、抗炎、抗氧化和抗癌特性而闻名，但其主要来源仅限于蜜蜂培养产品，这限制了其广泛应用。研究人员指出，要确保高产且成本低廉的供应，最佳途径是在发酵罐中利用生物工程改造的微生物进行生产。
但这其中首要挑战是识别用于生产目标化合物的特异性酶，即所谓的“分子机器”。此前，科学家已鉴定出了对阿替匹林C合成至关重要的植物酶。基于此，神户大学团队尝试将编码该酶的基因导入到驹形氏酵母中。相较于常用的啤酒酵母，驹形氏酵母更适合生产这类化合物，因为它能以更高密度生长，并且不会产生抑制细胞生长的酒精副产物。
团队利用生物工程改造的酵母生产阿替匹林C，产量达到了先前记录的十倍之多。这一成就归功于团队对阿替匹林C合成路径中关键步骤的精细调控。
为了进一步提升合成效率，团队探索了多种策略，包括优化负责合成的关键酶活性、增加前体物质供给量，以及寻找有效的方法将阿替匹林C从细胞内部运输到外部培养液中，同时在细胞内保留必要的前体物质。
研究人员表示，这项研究的影响，远超出了阿替匹林C的生产范畴。因为自然界中存在着成千上万种结构类似的化合物，从阿替匹林C生产中学到的经验和技术，有望广泛应用于其他植物源化合物的微生物生产中，从而开启一个全新的生物制造未来。