近日,华南理工大8297至尊品牌游戏官方网站物科学与工程8297至尊品牌游戏官方网站韩双艳课题组在Critical Reviews in Biotechnology(IF 9.062)期刊上,发表了一篇题为“Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for the synthesis of valuable chemicals”的综述论文。该工作由华南理工大8297至尊品牌游戏官方网站物科学与工程8297至尊品牌游戏官方网站为第一单位,韩双艳教授为通讯作者,博士二年级8297至尊品牌游戏官方网站王帅为第一作者。
(论文链接:https://doi.org/10.1080/07388551.2022.2153008)
在21世纪,生物技术为减缓气候变化、能源和粮食安全和提升资源利用效率提供了巨大的机会和解决方案。利用代谢工程的策略修饰微生物以生产具有工业意义的化学品正在发展并成为一种趋势。酿酒酵母作为一种公认的著名的安全模式微生物,因其操作方便、发酵效率高而被广泛应用(图1)。
在自然界中发现或通过代谢工程开发的几种新的分解代谢和合成途径已被广泛用于修饰酿酒酵母。相关的研究主要集中在三个方面:一是加强和发展酿酒酵母对环境胁迫因子的响应和耐受机制;二是为目标产品的合成设计最优或可能最简单的途径,追求碳原子经济;三是提高碳通量到所需的途径,并确保前驱体供应。
图1 酿酒酵母作为细胞工厂生产化学品的代谢工程策略
本文从乙醇、芳香族化合物、萜烯、脂类或酯类及其衍生物和酚类5种不同类型的化合物入手,综述了近十年来利用代谢工程方法构建酿酒酵母代谢工程、代谢途径及相关产物转化的研究进展。例如,在酿酒酵母生产不同芳香化合物的一些研究中,主要强调了以下的策略:(A)苄基异喹啉生物碱(BIAs)途径;(B)芳香族氨基酸(AAA)途径;(C)甲羟戊酸(MVA)途径;(D)莽草酸(SK)途径;(E)Ehrlich途径和(F)花青素生物合成途径(图2)等。本综述可能为未来代谢工程对此类化合物和类似物的研究提供指导。
图2 酿酒酵母芳香族化合物生成代谢途径的研究进展。
经修饰的代谢途径包括:(A)苄基异喹啉生物碱(BIAs)途径、(B)芳香族氨基酸(AAA)途径、(C)甲羟戊酸(MVA)途径、(D)莽草酸(SK)途径、(E) Ehrlich途径和(F)邻氨基苯甲酸酯生物合成途径。橙色箭头表示异源通路。绿色箭头表示内源性通路。虚线箭头和双箭头表示多步反应。
本综述得到了国家重点研发计划[2018YFA0901500]和国家自然科学基金项目的资助(No.31771958)。