【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所生物催化創(chuàng)新特區(qū)研究組研究員周雍進團隊發(fā)表了題為Advanced Strategies for Production of Natural Products in Yeast 的綜述文章。該文章深入討論了近年來合成生物學(xué)和代謝工程策略構(gòu)建酵母細胞催化劑，實現(xiàn)復(fù)雜天然產(chǎn)物異源合成的研究進展，并對存在的機遇與挑戰(zhàn)進行了展望。
臨床上使用的小分子藥物有50%直接或間接來源于天然產(chǎn)物。然而，當一種活性天然產(chǎn)物有望成為臨床藥物或先導(dǎo)化合物時，其有限的生物資源往往成為大規(guī)模應(yīng)用的限速步驟。合成生物學(xué)和代謝工程的快速發(fā)展為稀缺天然產(chǎn)物的快速獲得提供了新思路。因生長性能良好，酵母被廣泛應(yīng)用于合成天然產(chǎn)物分子和生物化學(xué)品。
該綜述提出了酵母細胞催化劑構(gòu)建的“三維”代謝工程策略，即點、線、面工程視角。點、線、面分別指工程模塊優(yōu)化、代謝途徑動態(tài)優(yōu)化和細胞魯棒性全局優(yōu)化。文章特別指出了輔因子作為代謝調(diào)控靶點的重要意義。輔因子除了參與呼吸鏈和氧化還原平衡外，其水平和狀態(tài)決定著生物酶或生物合成途徑效率。文章后提出，構(gòu)建非傳統(tǒng)酵母細胞催化劑、發(fā)展新穎合成生物學(xué)技術(shù)以及結(jié)合人工智能，將能進一步提升天然產(chǎn)物生物合成效率。
周雍進團隊致力于微生物特別是酵母細胞催化劑的構(gòu)建及優(yōu)化，曾構(gòu)建了釀酒酵母催化劑，高效合成了脂肪酸衍生物(Cell, 2018；ACS Syn. Bio., 2018)。近期，該研究團隊結(jié)合大連化物所潔凈能源布局，開展甲醇生物轉(zhuǎn)化研究。他們通過構(gòu)建和優(yōu)化甲醇酵母催化劑，將甲醇高效轉(zhuǎn)化成生物燃料、生物化學(xué)品以及天然產(chǎn)物(Nat. Energy, 2018；FEMS Yeast Res., 2019)。
該綜述發(fā)表于iScience上，大連化物所博士后陳瑞兵與博士生楊珊為共同第一作者。該工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、興遼英才計劃以及大連化物所-青島能源所聯(lián)合科研創(chuàng)新基金資助。
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