大肠杆菌“合体”让红景天苷实现高产

科技日报天津7月3日电 （记者孙玉松 通讯员张华）如同干将莫邪夫妻合作铸造剑，两株大肠杆菌“合体”共养，竟能实现红景天苷高效人工合成，而且产量是以往单菌生产的20倍以上。日前，天津大学合成生物学团队这一最新研究成果在新一期国际高水平期刊《代谢工程》上刊发。

据介绍，红景天苷作为珍稀中药材红景天的活性成分，我国年消费红景天药材约7000吨，为了摆脱对珍稀资源红景天的高度依赖性，研发绿色高效微生物合成红景天苷技术迫在眉睫。天大合成生物学团队赵广荣教授和乔建军教授实验中采取汇聚路线，将红景天苷的生物合成途径分配在两个大肠杆菌株中，进行了深度代谢改造。一株为苯丙氨酸缺陷型的苷元菌株，以木糖为主碳源，合成酪醇；另一株为酪氨酸缺陷型的糖基化菌株，以葡萄糖为碳源，将酪醇糖基化后，生成红景天苷。新设计的两种菌株单独无法独立存活，但将两株菌合在一起培养时，苷元菌株可以提供糖基化菌株需要的酪氨酸，糖基化菌株可以提供苷元菌株需要的苯丙氨酸，形成了彼此依赖的互利共生系统。同时为了解除两种菌株对葡萄糖的碳源竞争，他们通过代谢改造使苷元菌株可以优先利用木糖，糖基化菌株只能利用葡萄糖，这样就保证了更多的葡萄糖进入糖基化菌株用来合成红景天苷。该互养系统还可以通过调控葡萄糖和木糖的比例控制两种菌群的比例，从而使该系统更加稳定和高效，实验室产量高达6.03g/L，为高效合成红景天苷探索出了一条可行的新路，具有广阔的产业化应用前景。

此外，该互养系统只要更换糖基化酶基因，就可合成其他糖苷产物，在实际应用中具有极强的灵活性，因而可广泛应用于其他可持续发展微生物合成工业。