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肉桂酸肉桂酯（Cinnamyl cinnamate）广泛应用于多行业，但传统生产方式低效且不环保。研究人员在大肠杆菌中构建其从头生物合成途径，通过增加前体底物供应、敲除 tyrA 基因，使产量提升至 769mg/L，为其合成提供可持续方案。
肉桂酸肉桂酯是一种在多种植物中存在的关键调味和生物活性化合物，它的香气独特，仿佛是大自然洒下的芬芳魔法，为众多产品增添了迷人的气息。在食品、饮料领域，它能让美味更上一层楼；在化妆品行业，从精美的香水到日常使用的洗发水、香皂，都有它的身影；甚至在家庭清洁用品中，也能发现它的踪迹，为清洁过程带来愉悦的香味体验。不仅如此，它还具有抗真菌、抗炎和抗诱变等多种药理活性，是个不折不扣的 “宝藏分子”。
然而，目前肉桂酸肉桂酯的生产却面临着诸多难题。传统的植物提取方法效率低，就像是在广袤森林里大海捞针，从大量植物中获取少量目标产物，成本高且资源浪费严重。化学合成法虽然产量相对较高，但反应中使用的碱性催化剂和有机溶剂会污染环境，仿佛在获取香味的同时，给地球带来了沉重负担。而且，化学合成的肉桂酸肉桂酯被贴上 “人工香料” 标签，不符合消费者对 “天然风味” 产品的追求。酶法合成虽然有潜力，但酶的分离和纯化步骤冗长复杂，宛如一道道难以跨越的关卡。
为了解决这些问题，研究人员踏上了探索之旅。虽然文中未提及具体研究机构，但他们的研究成果发表在《Biochemical Engineering Journal》上。研究人员致力于在大肠杆菌（E. coli）中构建全新的肉桂酸肉桂酯生物合成途径，希望利用微生物细胞工厂，从可再生碳源生产该化合物，为行业带来绿色可持续的解决方案。
研究人员采用了多种关键技术方法。他们通过基因工程技术，对大肠杆菌进行改造。从相关物种中获取关键基因，如来自水稻（Oryza sativa）的 p - 香豆酸单木质醇转移酶（osPMT）基因和来自贯叶连翘（Hypericum calycinum）的肉桂酸：CoA 连接酶（hcCNL）基因 ，并将这些基因导入大肠杆菌中进行表达。同时，对大肠杆菌自身的基因进行修饰，如敲除 tyrA 基因，以优化合成途径。
设计和组装肉桂酸肉桂酯生物合成途径
研究人员开发了一条从葡萄糖生产肉桂酸肉桂酯的合成途径，该途径在大肠杆菌 MG1655 (DE3) 菌株中发挥作用。此途径包含七个基因产物：反馈耐受突变体 aroGfbr和 pheAfbr用于高效过量生产 L - 苯丙氨酸（L - phenylalanine 是合成肉桂酸肉桂酯的重要前体物质）；苯丙氨酸解氨酶 PA2 负责将 L - 苯丙氨酸转化为肉桂酸；海分枝杆菌（Mycobacterium marinum）羧酸还原酶 CAR 把肉桂酸还原为相应的肉桂醛；枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中的一些酶参与后续反应，最终合成肉桂酸肉桂酯。
提高前体底物的可用性
研究人员发现，增加前体底物的供应可以进一步提升肉桂酸肉桂酯的生物合成量。他们通过优化基因表达等方式，让大肠杆菌能够更高效地合成和利用前体底物，为肉桂酸肉桂酯的合成提供充足的 “原料”。
敲除 tyrA 基因阻断竞争途径
通过敲除 tyrA 基因，阻断了细胞内与肉桂酸肉桂酯合成竞争前体底物的其他途径。这一操作使得更多的前体底物能够流向肉桂酸肉桂酯的合成方向，最终将肉桂酸肉桂酯的产量提高到了 769mg/L。
研究成功在大肠杆菌中构建了全新的肉桂酸肉桂酯生物合成途径，通过增加前体底物供应和敲除竞争途径相关基因，显著提高了肉桂酸肉桂酯的产量。这一成果意义重大，为肉桂酸肉桂酯的生产开辟了新道路，提供了一种可持续且环保的替代方法。不仅解决了传统生产方式的弊端，满足了市场对天然、绿色产品的需求，还为微生物细胞工厂在其他化合物生产领域的应用提供了宝贵经验，推动了生物工程领域的发展，有望在未来实现大规模工业化生产，让肉桂酸肉桂酯以更环保、更高效的方式走进人们的生活。
