柠檬烯微生物合成研究获进展

 

近日，中国科学院大连化学物理研究所合成生物学与生物催化创新特区研究组研究员周雍进与西北农林科技大学副教授杨晓兵合作，在Biotechnology Advances上，发表了题为Microbial production of limonene and its derivatives：Achievements and perspectives的综述论文，讨论近年来学界通过合成生物学和代谢工程策略构建微生物细胞工厂，生产高价值萜类化合物柠檬烯及其衍生物的研究进展。

柠檬烯及其衍生物是天然单萜类化合物，具有工业和医学应用价值。目前，柠檬烯的工业生产主要依靠植物提取法和化学合成法，但存在原料来源有限、供应链不够稳定、生产过程效率低、能耗高等弊端。合成生物学和代谢工程的快速发展为构建微生物细胞工厂、实现柠檬烯及其衍生物的可持续高效生产提供了新思路。

该研究介绍微生物柠檬烯规模化生产面临的挑战，包括高效代谢路径关键酶发掘与表征、宿主细胞代谢严谨调控、柠檬烯及其衍生物生物毒性等。针对这些挑战，研究总结柠檬烯微生物合成的调控靶点及相应调控策略，即合成代谢路径的强化与平衡、关键限速步骤的解除及辅因子的供给；探讨大肠杆菌、酿酒酵母和蓝细菌三种常用微生物萜类生产平台的优势与特点。研究人员揭示柠檬烯衍生物的生物催化合成及从头合成的研究进展与挑战；根据柠檬烯的毒性限制微生物细胞合成的效率和产能，提出生物过程设计及宿主细胞改造与进化，有望克服柠檬烯剧烈生物毒性，进一步提高微生物细胞的鲁棒性。