江南大学周哲敏教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry发表组合策略提高广藿香醇在大肠杆菌中发酵水平的研究成果

　　近日江南大学生物工程学院周哲敏教授团队在广藿香醇发酵合成研究方面取得突破，成功构建了高效发酵合成广藿香醇的重组大肠杆菌菌株。研究成果“Enhancement of patchoulol production inEscherichia coliviamultiple engineering strategies”发表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》杂志（JCR一区，影响因子：5.279）（DOI:10.1021/acs.jafc.1c02399）。

 

　　广藿香醇作为一种倍半萜类化合物，是广藿香植物提取精油的主要成分。因其具有独特的香气，主要用于化妆品行业；同时，广藿香醇具有抗炎、抗肿瘤等多种功能，在医药领域也展示出潜在的应用价值。然而，目前微生物发酵合成广藿香醇的产量仍较低，限制了其大规模应用。

 

　　针对这一问题，周哲敏教授研究团队组合蛋白质工程、代谢工程、发酵工程等多种策略，实现了广藿香醇的高效生物合成。研究者利用大肠杆菌作为宿主菌，将广藿香醇代谢途径导入大肠杆菌，成功实现了广藿香醇的合成。在此基础上，通过半理性设计改造关键酶——广藿香醇合酶，并将该酶与法尼基焦磷酸合酶融合表达，提高了广藿香醇的产量。随后，通过改造大肠杆菌中心碳代谢途径，增强多个细胞膜转运蛋白的表达以及发酵条件优化，在5 L发酵罐上，广藿香醇产量可达970.1 mg/L，生产强度达到199 mg/L/d。这是目前以无机盐培养基发酵合成广藿香醇的最高水平的报道。

 

　　本研究提供了通过分子改造提高广藿香醇合酶合成的有效策略，并解析了广藿香醇合酶的催化机制。此外，本研究通过改造大肠杆菌底盘细胞进行高效发酵合成广藿香醇的策略，为其他萜类化合物的发酵合成提供了新的研究思路。

 

　　周哲敏教授和周丽副教授为该论文的共同通讯作者，周丽副教授和江南大学2018级硕士研究生王禹锡为该论文的共同第一作者。上述研究工作得到了国际科技合作创新重点项目（2017YFE0129600）、国家自然科学基金（31300087、21878125）、江苏省自然科学基金（BK20181206）等项目的资助。