大麻素前体物2,4-二羟基-6-正庚基苯甲酸的生物合成及产量优化

【背景】大麻素是植物的天然活性产物,是一种重要的临床药物。目前药学相关大麻素的生产仍然依赖植物,但植物生产效率低、周期长并且受安全等因素限制。利用生物方法合成大麻素及其类似物具有重要意义。【目的】在酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) BJ5464-npgA中重构大麻素前体物2,4-二羟基-6-正庚基苯甲酸(sphaerophorolcarboxylic acid, SA)的生物合成途径,优化发酵培养基组分,利用生物合成途径高效生产SA。【方法】从罗伯茨绿僵菌(Matarhizium robertsii)ARSEF 23基因组扩增Mr_OvaA、Mr_OvaB、Mr_OvaC基因,分别构建到不同酵母-大肠杆菌穿梭质粒中,共同转化酿酒酵母BJ5464-npgA表达,获得酵母工程菌株CLB2。通过单因素试验及Plackett-Burman、最陡爬坡试验和响应面法设计优化发酵培养基,使用Design Expert 8.0对试验数据进行分析。【结果】酵母工程菌株CLB2可以合成63.75 mg/L SA。培养基各成分中影响SA产量的3个主要因素为:蔗糖、KH_(2)PO_(4)和维生素溶液,其最佳浓度分别为蔗糖7.26 g/L、KH_(2)PO_(4)·7H_(2)O6.08 g/L、维生素溶液5.67 mL/L,预测产量最大值为93.15 mg/L,实际产量为93.75 mg/L,较优化前提高了47%。【结论】大麻素前体物SA可以在酿酒酵母中高效合成。试验获得的高产发酵培养基配方为后续SA及大麻素的研究提供了可靠的支持。