基于耐高光蓝藻Synechocystis sp. PCC 6803的代谢工程改造实现CO2高效合成β-法尼烯

为解决植物源β-法尼烯产量低、不稳定的问题，研究人员通过代谢工程改造耐高光蓝藻Synechocystis sp. PCC 6803（HL6803），引入青蒿来源的β-法尼烯合成酶基因（AaFS）和异戊烯焦磷酸异构酶基因（AaIDI），利用内源MEP途径实现CO2到β-法尼烯的高效转化，产量达2.0±0.4 mg/L/day，创同类策略最高纪录，为CO2生物转化提供新思路。

　　

在自然界中，β-法尼烯(β-farnesene)这种源自植物的挥发性倍半萜化合物，既是优秀的生物农药候选分子，又是重要的药物合成中间体。然而植物合成法尼烯存在产量微乎其微、代谢不稳定的致命缺陷。作为地球上唯一能进行放氧光合作用的原核生物，蓝细菌堪称CO₂生物转化的"明星底盘"。研究者们独具慧眼，选择了一株新发现的耐高光型集胞藻(Synechocystis sp. PCC 6803，命名为HL6803)作为改造对象。

通过巧妙设计代谢通路，科学家将青蒿(A. annua)中的两个关键基因——法尼烯合成酶基因(AaFS)和异戊烯焦磷酸异构酶基因(AaIDI)，精准植入蓝藻细胞内，使其内源的甲基赤藓糖醇磷酸途径(MEP pathway)如虎添翼。经过系统优化，工程菌株成功实现了β-法尼烯的持续高效分泌，产量突破2.0±0.4 mg/L/day大关，刷新了同类代谢工程的产量纪录。这项研究不仅开辟了CO₂直接转化高值化合物的新路径，更为重要的是，为合成生物学领域贡献了一株生长迅速、耐受性强的"超级蓝藻"底盘细胞。