脂質合成底盤助力番茄紅素生物產業發展

脂溶性產物作為天然產物的一個大類，在藥物、燃料、香料等方面應用非常廣泛。然而，大部分細胞對脂溶性產物的承載能力十分有限，有一些產物還具有細胞毒性，這導致了微生物的高效合成受到限制。番茄紅素作為一個代表產物，其細胞高產能力就因此受到很大限制。

番茄紅素是一種出色的抗氧化劑，具有強有力的消除自由基能力，它還具有預防癌症、預防心血管疾病、抗衰老、抗紫外線等多重功效，在食品、化妝品以及醫藥領域具有重要用途。

傳統代謝工程手段通常通過異源合成，調整關鍵基因的表達，優化目標通路的代謝流，敲除或調低旁支代謝，平衡輔因子等實現番茄紅素在釀酒酵母中的高產。

武漢大學劉天罡教授課題組的最新研究成果：提高胞內脂滴的主要成份--甘油三酯的合成，調控脂質合成中不飽和脂肪酸的含量，調控脂滴的大小等，來提高細胞對其的承載能力，實現了番茄紅素在胞內的高含量存儲和番茄紅素的高產(2.37 g/L, 73.3 mg/g cdw)。相關成果以Lipid engineering combined with systematicmetabolic engineering of Saccharomycescerevisiae for high-yield production of lycopene為題在《代謝工程》雜誌發表(Metabolic Engineering, 2019, 52:134–142, doi.org/10.1016/j.ymben.2018.11.009)。

利用代謝工程和合成生物學技術可以用於改變天然產物的生產方式，不僅可以改變目前佔用大量耕地種植番茄並進行提取的生產方式，也可以解決目前化學合成中產物純度不夠，工藝過於複雜的弊端。另外，目前的釀酒酵母底盤和工作基礎可以快速拓展到其他類胡蘿蔔素化合物的高產。該工作的另一個重要意義在於，通過在非油脂底盤細胞中適當增加脂質含量能夠提升細胞耐受脂溶性產物的能力，該研究所採用的思路，為釀酒酵母以及非油脂底盤細胞提供了工程優化的參考依據。

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