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遇见·摘要
近日，Metabolic Engineering在线发表了江南大学未来食品科学中心和生物工程学院陈坚院士团队刘龙教授课题组的研究成果“De novo biosynthesis of mogroside V by multiplexed engineered yeasts”（Qu et al., Metabolic Engineering. 2025, 88: 160-171）。2022级博士生曲冠颐为论文第一作者，吕雪芹研究员为论文通讯作者。
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遇见·内容
作为一种天然甜味剂，罗汉果甜苷（MGs）是一类四环三萜类糖苷，具有甜度高、热量低的特点。根据侧链糖基数量和结构的不同，MGs可被分为罗汉果甜苷Ⅲ、罗汉果甜苷Ⅳ、罗汉果甜苷Ⅴ、罗汉果新苷等。其中，罗汉果甜苷V（MG-V）在罗汉果中的含量最高，且其甜度约为蔗糖的380倍，因而受到研究者的广泛关注。目前MG-V的获取主要依赖于植物提取，但存在提取效率低、成本高，且易受气候变化等因素的影响；相对而言，微生物发酵法则具有显著的优势，可以利用廉价的碳源实现MG-V的低成本、绿色合成。
本研究选择酿酒酵母为宿主，通过基因组整合表达角鲨烯环氧化酶（SgCDS）、环氧水解酶（EPH3）、P450酶（CYP87D18）、P450酶还原酶（AtCPR2）、糖基转移酶（UGT720-269-1、UGT74-289-3），成功构建了MG-V的合成途径，实现MG-V的从头合成，MG-V产量为12.1 ng/L（图1）。为了提高菌株MG-V的合成能力，将MG-V合成途径分为四个模块：中心代谢模块、角鲨烯合成模块、罗汉果醇合成模块、MG-V合成模块，通过模块化工程促使菌株MG-V产量得到明显提升，达到287.8 μg/L（图2）。
在此基础上，通过可视化观察等发现前体物质2,3-环氧鲨烯在脂滴中的封存限制了MG-V的高效合成，因而采取区室化策略将途径酶重定位以解除脂滴的封存效应，使得菌株MG-V产量提升至2.24 mg/L（图3），结合内质网腔室的扩张，MG-V产量进一步提升至5.67 mg/L（图4）。随后，考虑到P450酶是限制MG-V高效合成的另一个关键因素，本研究通过融合表达P450酶及其还原酶，缩短了催化活性中心和氧化还原结构域的间距，进而提升其催化效率，结合多拷贝整合表达，促使菌株MG-V产量进一步提高，摇瓶水平为10.25 mg/L（图5），5 L发酵罐中达到28.62 mg/L（图6）。相关成果为构建高效合成MG-V的细胞工厂提供了重要参考。
上述研究工作得到了国家重点研发项目（2023YFF1104104）、国家自然科学基金（32021005）和江苏省合成生物学基础研究中心（BK20233003）等项目的资助。
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遇见·致谢
感谢刘龙教授课题组对本号的支持，感谢该课题组提供本文稿件支持！
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遇见·往期
