研讨通过体内自组装酶反馈器进步黄芩素和野黄芩素的生物合成

近期，ACS Synthetic Biology在线颁发了中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间王勇研讨组和华东理工年夜学任宇红研讨组的单干研讨结果——Improve the Biosynthesis of Baicalein and Scutellarein via Manufacturing Self-Assembly Enzyme Reactor In Vivo。该研讨不仅将年夜肠杆菌合成黄芩素的效率提升了数倍，还初次完成了从葡萄糖到黄芩素的从头合成。

黄芩素（Baicalein）和野黄芩素（Scutellarein）是构造类似的两种分歧的黄酮类化合物，前者次要从唇形科多年生木本中药动物黄芩（Scutellariabaicalensis Georgi）的枯燥根中提取得到，后者次要存在在菊科动物灯盏花（Erigeron karvinskianus）中。这两种化合物均具备普遍的药理学活性，无望开辟成新型药物以造福人类，但其在动物中的人造含量较少，若何高效、低本钱地得到高纯度化合物是今朝研讨开辟亟需解决的成绩。应用合成生物学技术完成高效定向合成和规模化制备，是解决上述困难的无效路径。2018年，王勇研讨组在Metabolic Engineering上，初次报道了应用年夜肠杆菌合成黄芩素和野黄芩素的可行性，但产量较低。这也是黄酮类化合物合成生物学研讨存在的广泛成绩。

该研讨中，研讨职员针对这类化合物合成路径中的两个症结酶——苯丙氨酸解氨酶（Phenylalanine Ammonia Lyase， RtPAL）和4-香豆酸辅酶A连贯酶（4-coumarate-CoA ligase， Pc4CL），开辟出一种次序自组装酶反馈器，应用互相作用的卵白对（PDZ和PDZ ligand）将RtPAL和Pc4CL进行双酶自组装，从而进步中心产品的转化率。该战略无效削减了的积聚并消解决了合成途径的成绩。通过该战略，黄芩素的摇瓶产量从21.6 mg/L进步到143.5 mg/L，提升了6.6倍；野黄芩素的产量进步了1.4倍（从84.3至120.4 mg/L）。通过发酵罐的补料分批培育，该战略的工程菌株可能别离发生271.6 mg/L黄芩素和288.9 mg/L野黄芩素。此外，该研讨还初次完成了间接从葡萄糖合成黄芩素，而且该菌株可能通过火批补料发酵发生214.1 mg/L的黄芩素。该酶组装体系具备四个潜在的优点：（I）添加底物的局部浓度；（II）削减的通报光阴；（Ⅲ）躲避晦气的酶反馈能源学；（IV）添加代谢通量。该研讨为异源系统中简单人造产品的优化合成和年夜规模临盆提供了无效战略。(100yiyao.com）