假龙头花中两种关键细胞色素P450酶的表征及3α,15β-二羟基-ent-卡瑞烯在酵母中的从头合成

《Synthetic and Systems Biotechnology》：Characterization of two key cytochrome P450 enzymes in Isodon amethystoides and de novo production of 3α,15β-dihydroxy- ent-kaurene in yeast

　　

摘要

紫花地丁素A（GLA）是一种知名的全-卡烯二萜类化合物，因其具有强效且广谱的生物活性，已成为药物研究中一种高价值的生物活性天然产物。迄今为止，由于收率低且合成路线复杂，其全合成极具挑战性，且GLA的生物合成途径仍知之甚少。在此，我们在紫花地丁（Isodon amethystoides）中鉴定了两种酶IamCYP71D761和IamCYP706V18，它们分别以高立体选择性和区域选择性特异性介导全-卡烯的C3α和C15β羟基化，生成3α,15β-二羟基-全-卡烯（3），这是GLA生物合成中的关键前体。此外，我们还在酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）中建立了一个高效的3的从头生物合成平台。具体而言，在全-卡烯生物合成模块中应用了高效同工酶筛选、蛋白质工程、增加乙酰辅酶A合成以及拷贝数增强等策略。随后，引入启动子优化、竞争途径敲除和电子传递优化，最终在摇瓶中实现了3的产量达到24.0 ± 0.2 mg/L。总之，本研究强调了IamCYP71D761和IamCYP706V18在3的异源生物合成中的关键作用，为GLA、GLB及其他全-卡烯二萜类化合物的进一步途径重构和从头生产提供了宝贵的见解。

陈燕莹|宋新奇|王娜|韩阳|夏梦|袁世君|马英|王建|马青|刘爽|苏平|黄陆奇