天大肖文海实验室：酿酒酵母异源合成番红花酸

 番红花酸天然存在于番红花中，由于抗肿瘤，抗氧化，抗高血压，抗动脉粥样硬化和抗抑郁活性的优异表现在医学和食品领域具有很大的应用潜力。近年来，番红花酸的微生物生产受到越来越多的关注。目前为止只有EVOLVA公司（原文为EVOVA）专利和海洋三所林志祥实验室等人的报告说明番红花酸微生物生物合成的可行性，但迄今为止还没有报道具体的发酵单位数据。酿酒酵母通常被认为是安全性的食品生产宿主，通过操作关键酶平衡代谢通量从而提高产量。因此，为了促进酿酒酵母中番红花酸的生产，将所有关键酶进行组合。

通过在现有β-胡萝卜素生产菌株中引入β-胡萝卜素羟化酶和类胡萝卜素裂解酶实现了酿酒酵母中番红花酸生物合成。与30℃培养相比，20℃番红花酸的发酵单位提高到223μg/ 
L。此外，通过筛选九种物种来源的羟化酶和四种番红花来源的裂解酶，获得了最佳的羟化酶/裂解酶组合，番红花酸发酵单位达351μg/ 
L。然后通过筛选来自胭脂树和集胞藻PCC6803的醛脱氢酶和自身来源的醛脱氢酶，番红花酸发酵单位进一步提高1.8倍。最后，通过过表达裂解酶和集胞藻PCC6803来源的醛脱氢酶实现了摇瓶水平的最高报告发酵单位1219μg/ 
L。最终，通过补料分批发酵，5-L生物反应器中的番红花酸的发酵单位达6278μg/ L，这是真核细胞中报道的最高的番红花酸发酵单位。

本研究实现以酿酒酵母为宿主的番红花酸生产，将番红花酸发酵单位逐步提高129.4倍（从9.42〜1219μg/ 
L），与出发菌株相比，在5L生物反应器中实现了微生物中报道的最高的番红花酸发酵单位（6278μg/ L）。