生物工程酵母可高效生產草藥分子

科技日報訊 （記者張夢然）草藥產品因其多種健康益處而備受青睞，但卻難以實現大規模製造。日本神戶大學一個生物工程師團隊通過改造酵母細胞機制，成功在發酵罐中以空前的濃度生產出一種重要的草藥分子――阿替匹林C。這一突破提高了阿替匹林C產量，併爲利用微生物生產其他植物源化合物開闢了新途徑。相關研究結果發表在最新的《ACS合成生物學》雜誌上。

阿替匹林C以其顯著的抗菌、抗炎、抗氧化和抗癌特性而聞名，但其主要來源僅限於蜜蜂培養產品，這限制了其廣泛應用。研究人員指出，要確保高產且成本低廉的供應，最佳途徑是在發酵罐中利用生物工程改造的微生物進行生產。

但這其中首要挑戰是識別用於生產目標化合物的特異性酶，即所謂的“分子機器”。此前，科學家已鑑定出了對阿替匹林C合成至關重要的植物酶。基於此，神戶大學團隊嘗試將編碼該酶的基因導入到駒形氏酵母中。相較於常用的啤酒酵母，駒形氏酵母更適合生產這類化合物，因爲它能以更高密度生長，並且不會產生抑制細胞生長的酒精副產物。

團隊利用生物工程改造的酵母生產阿替匹林C，產量達到了先前記錄的十倍之多。這一成就歸功於團隊對阿替匹林C合成路徑中關鍵步驟的精細調控。

爲了進一步提升合成效率，團隊探索了多種策略，包括優化負責合成的關鍵酶活性、增加前體物質供給量，以及尋找有效的方法將阿替匹林C從細胞內部運輸到外部培養液中，同時在細胞內保留必要的前體物質。

研究人員表示，這項研究的影響，遠超出了阿替匹林C的生產範疇。因爲自然界中存在着成千上萬種結構類似的化合物，從阿替匹林C生產中學到的經驗和技術，有望廣泛應用於其他植物源化合物的微生物生產中，從而開啓一個全新的生物製造未來。