玫瑰紅景天是我國傳統(tǒng)藏藥的瑰寶，在西方也有悠久的應用歷史。玫瑰紅景天提取物具有抗疲勞、抗抑郁、抗缺氧及保護心腦血管等療效，廣泛應用于中藥制劑等領域。紅景天苷和絡塞維為玫瑰紅景天的兩大主要活性成分。其中紅景天苷為紅景天屬植物共有活性成分，而絡塞維是玫瑰紅景天的特征成分，因而在玫瑰紅景天藥用價值中占重要地位。玫瑰紅景天野生資源瀕危，全球市場的需求不斷增長，價格逐年攀升，且已供不應求。

紅景天（圖片來源：網(wǎng)絡）

目前為止，國內(nèi)外科研人員針對紅景天苷的合成開展了大量工作，中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所劉濤研究員團隊先后在2014年和2018年發(fā)表了“Production of salidroside in metabolically engineered Escherichia coli”、“Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for high-level production of salidroside from glucose. J Agric Food Chem”的論文，為發(fā)酵法生產(chǎn)紅景天苷技術(shù)工業(yè)化奠定了重要基礎；2018年，天津大學的趙廣榮教授和喬建軍教授將紅景天苷的生物合成途徑分配在兩個大腸桿菌株中，進行了深度代謝改造，實現(xiàn)了紅景天苷高效人工合成，產(chǎn)量是以往單菌生產(chǎn)的20倍以上。

近日，中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所劉濤研究員團隊再次通過元件發(fā)掘和篩選、人工通路設計構(gòu)建及代謝調(diào)控，首次實現(xiàn)了微生物發(fā)酵合成絡塞維。

團隊首先對絡塞維前體絡塞合成通路中的關鍵酶進行了優(yōu)選，提高了大腸桿菌合成絡塞的能力。隨后，通過對糖鏈延伸糖基轉(zhuǎn)移酶的篩選，鑒定得到四個來自UGT91R亞家族以UDP-阿拉伯糖為糖基供體的糖基轉(zhuǎn)移酶，并將活性最高的SlUGT91R1和UDP-阿拉伯糖合成途徑引入產(chǎn)絡塞的大腸桿菌，實現(xiàn)絡塞維的從頭合成。進一步，在重組大腸桿菌中引入了UDP-阿拉伯糖補救合成通路，解耦了UDP-葡萄糖和UDP-阿拉伯糖的合成通路，提高了糖基供體UDP-阿拉伯糖的合成效率，以葡萄糖和阿拉伯糖為原料，5L發(fā)酵罐補料分批發(fā)酵絡塞維產(chǎn)量超過7500 mg/L。該技術(shù)的生產(chǎn)成本遠低于傳統(tǒng)的植物提取，具備了商業(yè)化的潛力。本研究通過工程改造大腸桿菌實現(xiàn)了從簡單的碳源中高效生產(chǎn)有價值的天然產(chǎn)物，這為開發(fā)其他藥用植物活性成分的生產(chǎn)方法提供了新思路。

重組大腸桿菌利用葡萄糖和阿拉伯糖合成玫瑰紅景天特征活性成分絡塞維