厦门大学袁吉锋团队:维生素E“非经典”细菌合成新途径

生育酚(维生素E)是全球应用最广泛的脂溶性维生素之一,在保健品、医药、动物饲料等领域具有巨大市场需求。目前,约80%的α-生育酚依赖化学合成,天然提取则受制于植物生长周期长、成本高等瓶颈。微生物合成被视为极具潜力的绿色替代方案,但长期未能取得突破。
[SynBioCon]获悉,近日,厦门大学生命科学学院袁吉锋教授团队在维生素E微生物合成领域取得重大突破:发现了一条由细菌介导的非经典α-生育酚生物合成途径,并通过系统代谢工程改造,在光合细菌-球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)中实现了迄今最高水平的生育酚微生物合成。相关成果以“A nonclassical biosynthetic route enables tocopherol synthesis in bacteria”为题发表于Nature Metabolism。

维生素E(生育酚与生育三烯酚)是一类重要的脂溶性抗氧化剂,广泛应用于医疗保健、动物饲料、食品和化妆品等领域。其中,α-生育酚因具有最高的体内生物活性而占据市场主导地位。全球约80%的α-生育酚通过化学全合成生产,而天然提取则受制于植物生长、周期冗长及萃取效率低下等因素。构建微生物细胞工厂以实现维生素E的绿色、可持续生物制造,长期以来是学界与业界共同关注的焦点。然而,维生素E的天然生物合成途径仅局限于植物及产氧光合生物,该通路涉及复杂的多酶级联反应;特别是由香叶基香叶基还原酶(GR)催化的植基焦磷酸(PDP)合成步骤,长期以来被视为异源重构的主要瓶颈。截至目前,在异源宿主中实现生育酚的从头合成仍未见报道。
针对这一挑战,袁吉锋教授团队聚焦紫色非硫光合细菌(PNSB)。这类微生物天然具备完整PDP供应网络,其类异戊二烯代谢通路能高效合成细菌叶绿素、类胡萝卜素等萜烯类化合物。基于这一独特优势,团队系统探索了在Rhodobacter属中重构维生素E合成通路的可行性,进而成功揭示了一条全新的非经典生物合成途径。
图解鉴赏





作者简介:
袁吉锋,厦门大学生命科学学院闽江学者特聘教授,国家重点研发计划项目首席。西安交通大学生物工程学士,新加坡南洋理工大学博士,先后在新加坡国立大学、淡马锡实验室、新加坡科技研究局担任研究科学家。课题组围绕“微生物合成生物学”,开发小分子、蛋白多肽类的高效生物合成技术,以解决健康、能源和可持续发展等领域的重大挑战。近五年以通讯作者在Nature Metabolism、Nature Communications、Advanced Science、Trends in Biotechnology、Metabolic Engineering、Cell Reports Methods等国际知名期刊发表50余篇,撰写两个Elsevier章节,以第一发明人申请发明专利30多项并已获批12项。学术兼职:Engineering in Life Science主编、BioDesign Research副主编、Biotechnology for Biofuels and Bioproducts副主编、Microbial Cell Factories副主编、Frontiers in Microbiology 副主编,《合成生物学》、《福建师范大学学报》、Model Organisms Research、Microbial Biotechnology等10余种期刊编委,中国生物工程学会青年工作委员会委员,福建省生化与分子生物学学会常务理事。
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