我所發表天然產物微生物合成綜述文章

  近日,我所生物催化創新特區研究組(18T6組)周雍進研究員團隊發表了題為“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和代謝工程策略構建酵母細胞催化劑,實現復雜天然產物異源合成的研究進展,并對存在的機遇與挑戰進行了展望。

  臨床上使用的小分子藥物有50%直接或間接來源于天然產物。然而,當一種活性天然產物有望成為臨床藥物或先導化合物時,其有限的生物資源往往成為大規模應用的限速步驟。合成生物學和代謝工程的快速發展為稀缺天然產物的快速獲得提供了新思路。因生長性能良好,酵母被廣泛應用于合成天然產物分子和生物化學品。

  該綜述提出了酵母細胞催化劑構建的“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化、代謝途徑動態優化和細胞魯棒性全局優化。文章特別指出了輔因子作為代謝調控靶點的重要意義。輔因子除了參與呼吸鏈和氧化還原平衡外,其水平和狀態決定著生物酶或生物合成途徑效率。文章最后提出,構建非傳統酵母細胞催化劑、發展新穎合成生物學技術以及結合人工智能,將能進一步提升天然產物生物合成效率。

  周雍進研究團隊致力于微生物特別是酵母細胞催化劑的構建及優化,曾構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,該研究團隊結合我所潔凈能源布局,開展甲醇生物轉化研究。他們通過構建和優化甲醇酵母催化劑,將甲醇高效轉化成生物燃料、生物化學品以及天然產物(Nat. Energy, 2018;FEMS Yeast Res., 2019)。

  該綜述發表于iScience上,我所博士后陳瑞兵與博士生楊珊為共同第一作者。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、興遼英才計劃以及大連化物所-青島能源所聯合科研創新基金資助。(文/圖 陳瑞兵)

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