上交大冯雁实验室: 酿酒酵母产人参皂甙取得新进展

人参皂苷是一种潜在的抗肿瘤药物，人参的主要有效成分，并且含量极低，通过发酵微生物制备人参皂甙是一种优选的策略。近期，上海交通大学冯雁课题组在《代谢工程》上发表了酿酒酵母发酵制备人参皂甙Rh2的报道，5L发酵罐产量达到了290mg/L。

2013年，天津工微所张学礼课题组构建了基因工程酿酒酵母，可以积累8.40 mg/g DCW原人参二醇（protopanaxadiol）和10.94 mg/g DCW达玛烯二醇 （dammarenediol-II）。本文以此菌株作为出发菌株，通过蛋白质工程策略，对限速酶UGPT进行了半理性设计，获得一个酶催化效率（Kcat/Km）提高1800倍的突变体，并将其引入宿主细胞，Rh2产量达到6.08 mg/L；同时敲除Rh2降解途径基因甾醇β-葡萄糖苷酶（EGH1），使Rh2产量达到12.2 mg/L；进一步增加限速酶UGPT拷贝数时，Rh2产量提高到22.2 mg/L；考虑到UDP-葡萄糖前体供应问题，过表达了PGM1 和UGP1，Rh2产量提高到36.7 mg/L；同时引入先前报道的P450还原酶ART2，Rh2产量提高到45mg/L；改造最终菌株在5L发酵罐发酵120h，产物浓度达到292mg/L(图一)。先前中科院周志华研究组曾进行相关的研究，通过相关途径基因的过表达和外源相关代谢途径基因的引入，合成人身皂甙Rh2和Rg3，产量分别达到1.45和3.49µmol/g DCW（图二）。

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