综述：细菌中类胡萝卜素的生物合成：crt基因产物及其在类胡萝卜素生成途径中的功能角色

这篇综述系统阐述了细菌中类胡萝卜素（Carotenoids）生物合成的分子机制，重点解析了crt基因编码的酶（如脱氢酶、环化酶等）在C30/C40/C45/C50类胡萝卜素合成途径中的多功能催化作用，包括缩合、氧化、糖基化等关键反应，并揭示了部分crt基因的调控功能，为微生物色素工程提供了理论依据。

　　

Abstract
类胡萝卜素作为异戊二烯类色素，广泛存在于细菌中并呈现红、橙、黄等鲜艳色彩。尽管结构多样，它们均具有典型的多烯链骨架。类胡萝卜素生成（Carotenogenesis）是由crt基因簇编码的酶催化的多步骤复杂过程，这些酶能催化缩合、脱氢、环化等十余类化学反应，部分酶还表现出显著的底物宽泛性。值得注意的是，某些crt基因并非编码催化酶，而是参与代谢调控的调节因子。

核心催化机制
Crt酶在细菌中展现出惊人的功能多样性：CrtB介导前体缩合形成C₄₀骨架，CrtI催化多步脱氢反应生成共轭双键系统，而CrtY则负责终端环化形成β-紫罗兰酮环。特殊菌株中还存在CrtM等酶，可合成独特的C₃₀类胡萝卜素。氧修饰酶（如CrtO）通过酮基化、羟基化等反应进一步增加结构复杂性，部分菌株甚至能产生含糖基（CrtX催化）或酰基的稀有衍生物。

稀有类胡萝卜素合成
某些嗜盐古菌通过crt基因簇延伸碳链至C₅₀，生成具有膜稳定作用的色素。而放线菌中独特的C₄₅类胡萝卜素则需CrtE2等特殊酶参与甲基化修饰。这些稀有产物的生物合成途径常涉及多酶协同作用，体现了细菌代谢网络的精巧适应性。

调控网络
除催化功能外，部分crt基因产物（如CrtR）通过反馈抑制或启动子结合调控色素产量。环境因素（如光照、氧化压力）可通过调控crt基因表达影响细菌色素组成，这种动态调控机制为人工改造微生物色素生产提供了潜在靶点。

综述全面梳理了细菌crt基因产物的功能谱系，揭示了类胡萝卜素生物合成的高度模块化特征，为合成生物学在微生物色素领域的应用奠定了分子基础。