毕赤酵母中模块化木糖–甲醇共培养系统提高高环辛金碱生物合成效率

《BioDesign Research》：Modular Xylose-Methanol Co-culture System for Enhanced Catharanthine Production in Pichia pastoris

　　

摘要

高环辛金碱是一种单萜吲哚类生物碱，是抗癌药物长春碱和长春新碱的关键前体。目前其生产依赖于从长春花（Catharanthus roseus）中低收率提取，而工程化微生物细胞工厂则常受限于代谢通路不平衡和代谢负担。在此，我们在毕赤酵母（Pichia pastoris）中建立了一种模块化的木糖–甲醇共培养系统，以提高高环辛金碱的生物合成效率。在该系统中，我们将一株利用木糖生产荆芥缩酚内酯的菌株与含有完整高环辛金碱生物合成通路的CAN19菌株配对，以增强前体供应。我们首先证明木糖与甲醇诱导型启动子具有兼容性，从而使木糖和甲醇可在共培养系统中联合使用。通过系统筛选荆芥缩酚内酯生产菌株并优化接种比例，该共培养系统实现了1633.9 μg/L的高环辛金碱滴度和202.5 μg/L/OD₆₀₀的比生产率，分别为单培养系统的4.7倍和9.7倍。本研究在毕赤酵母中建立了一种碳源分配的共培养框架，用于单萜吲哚类生物碱的生产，并强调了木糖作为甲醇驱动表达系统兼容共底物的潜力，为基于木质纤维素的生物制造提供了一种可扩展策略。

蒋晓静|高居灿|叶翠芳|董昌|连嘉章