浙江大学于洪巍和叶丽丹以共同通讯身份在Nature Communications发表文章“Fermentative production of Vitamin E tocotrienols in Saccharomyces cerevisiae under cold-shock-triggered temperature control”,通过将来自光合生物的异源基因与内源性莽草酸途径和甲羟戊酸途径相结合,运用冷激触发温控系统,生育三烯酚滴度达320mg/L。首先,作者在酿酒酵母中成功表达并确定拟南芥与集胞藻来源生育三烯酚合成途径相关酶的催化功能。之后,作者通过表达各酶鉴定限速步骤,并通过适当截短植物来源酶的N末端转运肽,提高蛋白表达。在识别并消除了代谢瓶颈后,作者通过加强莽草酸与MVA途径增强了前体供应,工程酵母合成生育三烯酚的产率高达7.6 mg / g细胞干重。为了进一步解决细胞生长和生育三烯酚积累之间的矛盾,以实现高密度发酵,作者设计了一种基于冷温(24℃)激活的Gal4M9系统与PGAL系统(可诱导Gal4表达)的冷激触发的温度控制系统来有效控制两阶段发酵,在从24℃恢复正常30℃后,PGAL诱导产生的Gal4足够使下游控制基因持续表达,从而产生320 mg / L生育三烯酚。
综上,通过对异源途径和内源性前体途径进行全面优化,结合冷激触发的温度控制系统成功构建了生育三烯酚高产酵母菌株。文中开发的冷激触发温度控制系统也为酵母中天然产物的生物合成提供拓展的调节工具。