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天麻素是著名中草药天麻中的主要生物活性成分，是临床上广泛应用的神经保护药物，还具有改善记忆力、抗炎和抗氧化的作用。利用微生物可以替代植物提取和化学合成生产的方式，实现可持续发展。

近日，天工所刘涛和庄以彬团队在《MicrobialCellFactories》上发表了题为MetabolicengineeringofSaccharomycescerevisiaeforhigh-levelproductionofgastrodinfromglucose的文章。课题组利用首次在酿酒酵母异源生产天麻素。

团队首次鉴定了一种可高效将4-羟基苯甲醇转化为天麻素的葡萄糖基转移酶AsUGT并经密码子优化后（AsUGTsyn）应用于酿酒酵母。然后，他们通过异源表达诺卡氏菌来源的羧酸还原酶基因carsyn和谷氨酸棒杆菌来源的磷酸铁氨基转移酶基因PPTcg-1syn以实现4-羟基苯甲醇还原为醛。同时，还表达了分支酸丙酮酸裂解酶基因UbiCsyn和ARO4KL，实现了天麻素的从头合成。最后，他们通过染色体多拷贝整合策略提高了糖苷元4-羟基苯甲醇的代谢通量，实现了产品效价的提高。优化后的菌株在以葡萄糖为唯一碳源的矿物质培养基中摇瓶发酵，天麻素产量为2.1g/L，是出发菌株的倍。

在这项工作中，团队探索了酿酒酵母作为宿主生产天麻素的潜力。首次确定了一种高效催化天麻素合成的葡萄糖转移酶，通过系列优化获得目前报导的最高天麻素效价。

（王雨舟摘译）