近日，广州海洋实验室海洋分子生态与化学生态学团队在代谢工程领域顶级期刊Metabolic Engineering（中科院1区TOP期刊，影响因子：7.3）上发表题为“High-Level Terpene Production via a Novel Actinomycetota-Derived MVA Pathway in E. coli”的研究论文。该论文由钱培元教授，唐健维博士担任通讯作者，刘雯超博士为第一作者。该研究通过创新的生物信息学基因组挖掘策略，从超过2.5万个放线菌基因组中筛选出高效MVA途径酶，成功构建了高产萜类前体的大肠杆菌底盘细胞，为萜类化合物的工业化生产提供了新平台。

萜类化合物是一类结构多样的天然产物，在医药、香料和燃料等领域具有广泛应用前景。然而，微生物宿主中萜类前体供给不足一直是限制其高效异源合成的关键瓶颈。虽然大肠杆菌作为底盘细胞具有生长快、易培养和遗传操作便捷等优势，但其内源的萜类前体供给能力极为有限，严重制约了萜类化合物的高产。广州海洋实验室团队旨在通过代谢工程手段突破这一瓶颈。

研究团队首先对25,261个放线菌基因组进行了多层次全局基因组挖掘分析，从中鉴定出一系列具有潜在高催化效率的MVA途径酶。基于这些酶元件，团队在大肠杆菌BL21(DE3)中成功构建了基因组整合型MVA途径，开发了高效的萜类前体合成底盘ecMVA-1和ecMVA-2。

为验证该底盘平台的功能，团队测试了八种不同的萜类合酶（TSs），均成功实现了相应萜类化合物的生产。其中，在5升生物反应器中发酵青蒿素前体紫穗槐-4,11-二烯（amorphadiene），产量达到了947.80 mg/L。这一结果表明，该大肠杆菌MVA底盘平台不仅适用于实验室规模的萜类合酶研究，更在工业化生产中展现出巨大的应用潜力。该研究所建立的计算模拟筛选策略为代谢工程提供了新视角，也为萜类衍生化合物的工业化生产提供了多样化的底盘细胞资源。

本研究得到以下项目的资助：南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）、中国香港特别行政区政府、香港科技大学Otto Poon气候适应性与可持续性研究中心以及国家自然科学基金。点击此处可获得原文