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细胞工厂新突破!江南大学实现了7-脱氢胆固醇的高效合成

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江南大学的研究团队在《Metabolic Engineering》杂志上发表了一项创新研究,通过在酿酒酵母的脂滴中重构后角鲨烯途径,实现了7-脱氢胆固醇(7-DHC)的高效合成。这项成果由陈坚院士团队的刘龙教授课题组完成,其中2019级博士生修翔为论文第一作者。

维生素D3是维持人体健康的关键类固醇化合物,而7-DHC是其前体,可以通过光转化直接合成VD3。传统的7-DHC制备方法包括化学合成和微生物发酵,后者因环保和安全性受到青睐。然而,固醇和萜类化合物在细胞内的累积可能导致毒性,通常被封存在具膜细胞器中,这限制了目标产物的高效合成。

针对这一问题,研究人员首先确定了角鲨烯主要被封存在脂滴中,而将其转化为7-DHC的酶位于内质网。通过在脂滴中重构后角鲨烯途径,重组菌株胞内角鲨烯含量降低97%,7-DHC产量提升至684.1 mg/L。进一步研究发现,这种重构促使7-DHC在脂滴中贮存,有效降低了对细胞的毒害。通过敲除TGL3基因减弱三酰基甘油降解,并过表达ARE2基因加强酯化作用,重组菌株的7-DHC产量达到792.9 mg/L。最终,结合辅因子平衡优化,摇瓶水平产量达到867.6 mg/L,3-L发酵罐中的产量达到5.1 g/L,创下新高。

该研究得到了国家重点研发计划和中央高校基本科研基金的支持,为构建高效合成固醇类化合物的细胞工厂提供了重要参考。

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