畢赤酵母細胞工廠 實現(xiàn)長春質(zhì)堿的高效合成
(相關(guān)資料圖)
近日，記者從浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院、杭州國際科創(chuàng)中心獲悉，該校連佳長研究員課題組利用畢赤酵母構(gòu)建細胞工廠，從頭合成了一線抗癌藥物長春堿的主要原料——長春質(zhì)堿。相關(guān)成果發(fā)表于《自然·合成》。
以長春質(zhì)堿和文多靈為原料合成的長春堿，其結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜，難以大規(guī)模制備，需要從新鮮長春花枝葉中萃取獲得。一般來說，提取1克的長春堿需要2000公斤以上長春花的干葉子。近年來，隨著長春質(zhì)堿和文多靈生物合成途徑的解析以及合成生物學(xué)的進一步發(fā)展，從頭開始合成長春堿逐漸成為可能。
“從頭合成長春堿就好比自己買來水泥、石灰、瓷磚等裝修材料，從頭開始對房屋進行裝修。”連佳長介紹，課題組選用畢赤酵母作為底盤細胞，將各種模塊引入畢赤酵母這一底盤細胞中進行合成。此次研究中，課題組通過構(gòu)建CRISPR體系、選擇穩(wěn)定的整合位點、重構(gòu)細胞代謝以及優(yōu)化發(fā)酵工藝等舉措，創(chuàng)建了能夠高效合成長春質(zhì)堿的畢赤酵母細胞工廠，將長春花中的相關(guān)基因全部引入畢赤酵母基因組中，重構(gòu)了長春質(zhì)堿的生物合成途徑。
論文第一作者、浙大杭州國際科創(chuàng)中心博士高炬燦表示，畢赤酵母屬于非模式酵母，讓它成為底盤細胞，合成新物質(zhì)并不容易。模式酵母好比標準毛坯房，便于裝修；而非模式酵母就像是奇葩戶型，在正式裝修前還需要進行相關(guān)改造，不然就很難添加任何物質(zhì)進行合成。
此次研究在非模式酵母中合成復(fù)雜的天然產(chǎn)物，不僅為高效合成長春質(zhì)堿提供了新思路，也表明畢赤酵母細胞工廠可以利用簡單碳源，合成生物堿等植物天然產(chǎn)物。
