【黃河啤酒官方網站】中國科學院大連化學物理研究所研究員周雍進團隊以釀酒酵母為宿主,通過強化和平衡生物合成途徑、提高限速步驟異戊烯基化的轉換效率,實現了黃腐醇(又名黃腐酚)異源生物合成。相關研究成果近日發表于《自然-通訊》。

黃腐醇是一種異戊烯基化的黃酮類化合物,來源于啤酒花,在工業上主要應用于啤酒釀造。該化合物不僅能改善啤酒風味,還具有多種生物活性,如預防癌癥、抗氧化、抗炎和免疫調節等作用。目前,黃腐醇主要從啤酒花中提取,由于植物培育受地理、氣候等因素影響,植物中的黃腐醇含量低且分離純化困難、結構不穩定,導致釀造過程中黃腐醇損失率達80%至90%,急需發展其他生產路線供應黃腐醇。

利用微生物細胞工廠,通過引入異源黃腐醇合成途徑并改造和平衡內源代謝途徑,有望實現黃腐醇的生物合成。釀酒酵母被廣泛應用于食品釀造,具有極強的可塑性、魯棒性和安全性,逐漸成為天然產物生物合成的主要平臺之一。研究團隊通過模塊化工程、提高前體供應、構建融合蛋白等策略,強化和平衡3個平行途徑的代謝流,通過限速酶篩選、酶工程和過氧化物酶體區域化等策略,提高限速步驟異戊烯基化的轉換效率,實現了黃腐醇的關鍵前體脫甲基黃腐醇的生物合成,其生物合成效率提高了83倍,產量達到4毫克/升。接著,團隊利用表達甲基轉移酶獲得了142微克/升的黃腐醇。

該研究為復雜活性天然產物的高效合成提供了理論指導,有望為天然產物新資源開發和可持續利用提供保障。