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虎杖苷又称白藜芦醇苷，是植物虎杖的提取物，具有多种生物活性，包括抗氧化、抗肿瘤、抗炎、神经保护、心脏保护和免疫调节等作用。虎杖苷是白藜芦醇的糖基化衍生物，较白藜芦醇有更高的水溶性、稳定性和抗氧化能力。

2023年5月，华东理工大学叶邦策教学团队在Bioresource Technology上发表了题为“Metabolic engineering for the high-yield production of polydatin in Yarrowia lipolytica” 的查究论文。该查究团队以解脂耶氏酵母为出产宿主，葡萄糖为碳源，通过增补前体的供给、变换碳代谢、消除产品降解门路以及优化培养基中的葡萄糖浓度的组合策略，兑现虎杖苷高产，产量达6.88 g/L。

主要研究内容：

1. 在解脂耶氏酵母中构建白藜芦醇的合成途径

，在解脂耶氏酵母中设立虎杖苷的前体白藜芦醇的合成路线。通过在基因组中整合酪氨酸解氨酶、4-香豆酰辅酶 A 合成酶和白藜芦醇合成酶，使得白藜芦醇产量为100.8 mg/L。

2. 增加莽草酸途径通量和直接碳流以合成白藜芦醇

进一步提高白藜芦醇的产量，查究人员试验补充莽草酸门路通量以提高前体酪氨酸合成。通过在基因组中的MHY1位点引入来自豪肠杆菌的抗反馈抑制的两个酶 AroG*和TyrA *，胜利的补充了莽草酸门路通量，改造后的菌株可发生146.26 mg/L的白藜芦醇和315.16 mg/L的对香豆酸。

3. 增加ST1拷贝数以提高白藜芦醇产量

上述结果说明，虽然对莽草酸道路进行装点没关系提高白藜芦醇的产量，但有良多对香豆酸不能灵验的转化为白藜芦醇，猜度可能是白藜芦醇异源合成道路活性有限导致的，由于对香豆酸转化为白藜芦醇主要需要4CL和ST1的催化作用，于是补充了4CL和ST1的拷贝数，发现当添加两个ST1拷贝时，白藜芦醇产量提高了174%，表明了ST1过表达没关系灵验地将合成道路转向白藜芦醇的合成。

4. 将碳重新分配到前体以提高白藜芦醇产量

PHK道路由磷酸酮醇酶「PK」和磷酸转乙酰酶「PTA」构成，PK可将F6P分化为E4P和Ac-P，而PTA可将Ac-P转化为乙酰辅酶A，所以PHK道路的引入不仅增补了E4P的可用性，而且增补了前体乙酰辅酶A的供应。因此查究职员引入来历于双歧杆菌的PK和枯草芽孢杆菌的PTA，终极使白藜芦醇产量到达 487.77 mg/L。

5. 在解脂耶氏酵母中从头合成虎杖苷

白藜芦醇的糖基化可爆发虎杖苷，考究人员白藜芦醇3-O-糖基迁移酶R3GAT导入菌株Yar5的DGA1位点中，实现了虎杖苷的生物合成。

6. 通过敲除葡萄糖苷酶以抑制虎杖苷的水解

然而，在合成虎杖苷时，在发酵后期观察到了虎杖苷的降解和白藜芦醇的积累，降解现象可以源于解脂耶氏酵母中存在的葡萄糖苷酶。于是，研究职员筛选并鉴定了来自解脂耶氏酵母内源的葡萄糖苷酶，确定同时敲除EXG1和BGL2可有效抑制虎杖苷降解。由于白藜芦醇苷是糖苷类化合物，葡萄糖同时当作碳源和糖基配体，须要优化葡萄糖浓度以进一步提高产量，在YPD栽植基中发酵144小时后，虎杖苷的产量为6.88 g/L。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852423005552

作者：尤