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釀酒酵母是目前合成生物學領域研究最為廣泛的微生物底盤細胞之一，但作為Crabtree陽性菌株，其溢流代謝導致副產物乙醇代謝通量過高而生物質得率較低。非發酵碳源可有效維持細胞線粒體的完整性，從而最大程度限制乙醇的剛性通量，保障萜烯生物合成所需的高能耗和輔因子平衡。
近日，華南理工大學生物科學與工程學院的李爽教授團隊在《Green Chemistry》雜志發表題為“Efficient utilization of carbon to produce aromatic valencene in Saccharomyces cerevisiae using mannitol as substrate”的研究論文。該論文首次報道了以釀酒酵母為底盤細胞，非發酵碳源甘露醇為唯一碳源，構建高附加值倍半萜類香料——瓦倫西亞烯的高效細胞工廠，證明了海藻源碳源在釀酒酵母高產萜類化合物中的潛力。
該研究從理論代謝網絡基元計算出發，模擬出甘露醇高效生產瓦倫西亞烯的代謝靈活性，理論上證明了該路線的可行性。實驗研究進一步表明，相比葡萄糖碳源，以甘露醇為唯一發酵碳源，瓦倫西亞烯的產量和C/C轉化率分別提高3和5倍。基因組和轉錄水平分析揭示，甘露醇碳源為瓦倫西亞烯合成相關基因的轉錄表達提供了更有利保障。通過合成生物學代謝調控手段，進一步優化前體供應、底物攝取速率及輔因子再生等，在3 L發酵罐實現瓦倫西亞烯產量5.6 g/L。
相比目前瓦倫西亞烯以西柚皮為原料提取的低得率，該研究獲得的釀酒酵母細胞工廠產量達到g/L范圍，將具有絕對的價格優勢，且不受農業耕地、季節等條件限制。該研究也為其他萜類化合物的高效微生物制造開辟了一條新的道路。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1039/D2GC00867J
注：此研究成果摘自《Green Chemistry》，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。
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