科技日報訊 （記者張夢然）草藥產(chǎn)品因其多種健康益處而備受青睞，但卻難以實現(xiàn)大規(guī)模制造。日本神戶大學(xué)一個生物工程師團(tuán)隊通過改造酵母細(xì)胞機(jī)制，成功在發(fā)酵罐中以空前的濃度生產(chǎn)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(chǎn)量，并為利用微生物生產(chǎn)其他植物源化合物開辟了新途徑。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最新的《ACS合成生物學(xué)》雜志上。
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，但其主要來源僅限于蜜蜂培養(yǎng)產(chǎn)品，這限制了其廣泛應(yīng)用。研究人員指出，要確保高產(chǎn)且成本低廉的供應(yīng)，最佳途徑是在發(fā)酵罐中利用生物工程改造的微生物進(jìn)行生產(chǎn)。
但這其中首要挑戰(zhàn)是識別用于生產(chǎn)目標(biāo)化合物的特異性酶，即所謂的“分子機(jī)器”。此前，科學(xué)家已鑒定出了對阿替匹林C合成至關(guān)重要的植物酶。基于此，神戶大學(xué)團(tuán)隊嘗試將編碼該酶的基因?qū)氲今x形氏酵母中。相較于常用的啤酒酵母，駒形氏酵母更適合生產(chǎn)這類化合物，因為它能以更高密度生長，并且不會產(chǎn)生抑制細(xì)胞生長的酒精副產(chǎn)物。
團(tuán)隊利用生物工程改造的酵母生產(chǎn)阿替匹林C，產(chǎn)量達(dá)到了先前記錄的十倍之多。這一成就歸功于團(tuán)隊對阿替匹林C合成路徑中關(guān)鍵步驟的精細(xì)調(diào)控。
為了進(jìn)一步提升合成效率，團(tuán)隊探索了多種策略，包括優(yōu)化負(fù)責(zé)合成的關(guān)鍵酶活性、增加前體物質(zhì)供給量，以及尋找有效的方法將阿替匹林C從細(xì)胞內(nèi)部運(yùn)輸?shù)酵獠颗囵B(yǎng)液中，同時在細(xì)胞內(nèi)保留必要的前體物質(zhì)。
研究人員表示，這項研究的影響，遠(yuǎn)超出了阿替匹林C的生產(chǎn)范疇。因為自然界中存在著成千上萬種結(jié)構(gòu)類似的化合物，從阿替匹林C生產(chǎn)中學(xué)到的經(jīng)驗和技術(shù)，有望廣泛應(yīng)用于其他植物源化合物的微生物生產(chǎn)中，從而開啟一個全新的生物制造未來。
