黃腐醇是一種異戊烯基化的黃酮類化合物，來源于啤酒花，在工業(yè)上主要應(yīng)用于啤酒釀造。該化合物不僅能改善啤酒風(fēng)味，還具有多種生物活性，如預(yù)防癌癥、抗氧化、抗炎和免疫調(diào)節(jié)等作用。目前，黃腐醇主要從啤酒花中提取，由于植物培育受地理、氣候等因素影響，植物中的黃腐醇含量低且分離純化困難、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致釀造過程中黃腐醇損失率達(dá)80%至90%，急需發(fā)展其他生產(chǎn)路線供應(yīng)黃腐醇。

利用微生物細(xì)胞工廠，通過引入異源黃腐醇合成途徑并改造和平衡內(nèi)源代謝途徑，有望實現(xiàn)黃腐醇的生物合成。釀酒酵母被廣泛應(yīng)用于食品釀造，具有極強的可塑性、魯棒性和安全性，逐漸成為天然產(chǎn)物生物合成的主要平臺之一。研究團隊通過模塊化工程、提高前體供應(yīng)、構(gòu)建融合蛋白等策略，強化和平衡3個平行途徑的代謝流，通過限速酶篩選、酶工程和過氧化物酶體區(qū)域化等策略，提高限速步驟異戊烯基化的轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)了黃腐醇的關(guān)鍵前體脫甲基黃腐醇的生物合成，其生物合成效率提高了83倍，產(chǎn)量達(dá)到4毫克/升。接著，團隊利用表達(dá)甲基轉(zhuǎn)移酶獲得了142微克/升的黃腐醇。

該研究為復(fù)雜活性天然產(chǎn)物的高效合成提供了理論指導(dǎo)，有望為天然產(chǎn)物新資源開發(fā)和可持續(xù)利用提供保障。