近日，大連化物所合成生物學(xué)與生物催化創(chuàng)新特區(qū)研究組（18T6組）周雍進(jìn)研究員與西北農(nóng)林科技大學(xué)楊曉兵副教授合作，發(fā)表了題為“Microbial production of limonene and its derivatives: Achievements and perspectives”的綜述論文，討論了近年來通過合成生物學(xué)和代謝工程策略構(gòu)建微生物細(xì)胞工廠，生產(chǎn)高價(jià)值萜類化合物檸檬烯及其衍生物的研究進(jìn)展。

檸檬烯及其衍生物是天然單萜類化合物，具有重要的工業(yè)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。目前，檸檬烯的工業(yè)生產(chǎn)主要依靠植物提取法和化學(xué)合成法，存在著原料來源有限、供應(yīng)鏈不夠穩(wěn)定、生產(chǎn)過程效率低、能耗高等諸多弊端。合成生物學(xué)和代謝工程的快速發(fā)展為構(gòu)建微生物細(xì)胞工廠、實(shí)現(xiàn)檸檬烯及其衍生物的可持續(xù)高效生產(chǎn)提供了新思路。

該綜述介紹了微生物檸檬烯規(guī)模化生產(chǎn)面臨的挑戰(zhàn)，包括高效代謝路徑關(guān)鍵酶發(fā)掘與表征、宿主細(xì)胞代謝嚴(yán)謹(jǐn)調(diào)控、檸檬烯及其衍生物生物毒性等。針對(duì)這些挑戰(zhàn)，文章總結(jié)了檸檬烯微生物合成的調(diào)控靶點(diǎn)及相應(yīng)調(diào)控策略，即合成代謝路徑的強(qiáng)化與平衡、關(guān)鍵限速步驟的解除及輔因子的供給，并討論了大腸桿菌、釀酒酵母和藍(lán)細(xì)菌三種常用微生物萜類生產(chǎn)平臺(tái)的優(yōu)勢與特點(diǎn)。文章還介紹了檸檬烯衍生物的生物催化合成及從頭合成的研究進(jìn)展與挑戰(zhàn)。由于檸檬烯的毒性，限制了微生物細(xì)胞合成的效率和產(chǎn)能，文章提出，生物過程設(shè)計(jì)及宿主細(xì)胞改造與進(jìn)化兩方面將有望克服檸檬烯劇烈生物毒性，進(jìn)一步提高微生物細(xì)胞的魯棒性。

該綜述發(fā)表于Biotechnology Advances上。相關(guān)工作得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、遼寧興遼英才計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。（文/圖 任毓瑤）