研究人员开发了用于优化类胡萝卜素生产的工程酿酒酵母菌株

90%以上的市售类胡萝卜素是用化学物质合成的。为了满足在类胡萝卜素合成中对具有成本效益的天然化合物日益增长的需求，中国厦门大学的研究人员开发了一种能够选择性地过量生产类胡萝卜素的工程酿酒酵母菌株

他们重新设计了基因组序列和关键途径，以优化类胡萝卜素的生产。这种新颖而成功的研究方法将来可以扩展到其他模式微生物。这项工作的结果在线发表在《生物设计研究》杂志上

类胡萝卜素，分类为四萜类，具有碳-氢骨架，存在于藻类、植物和一些微生物中。大多数蔬菜和水果中明亮的颜色是这些类胡萝卜素色素的结果。类胡萝卜素由于其优异的抗氧化特性，被广泛应用于医疗保健、医药和化妆品中。近年来，这些抗氧化分子作为营养食品补充剂越来越受欢迎

目前大多数市售的类胡萝卜素都是通过化学合成产生的。从天然来源提取和纯化类胡萝卜素受到所涉及过程的成本和耗时性质的限制。为了规避这些问题并满足对类胡萝卜素日益增长的需求，以厦门大学袁继峰博士为首的一组来自中国的研究人员成功地尝试了利用微生物合成技术生产类胡萝卜素

“多年来，生物技术发生了巨大的发展，允许在基因水平上进行特定的修饰，并调节细胞内和细胞间动力学。我们的团队在酿酒酵母的模型微生物上使用了多种策略来改善类胡萝卜素的微生物合成，”袁博士说，分享使用微生物合成技术背后的灵感

他们最初重新设计了酿酒酵母的代谢途径，以增加乙酰辅酶A的总含量，乙酰辅酶A可以很容易地转化为类胡萝卜素。此外，它们还抑制了角鲨烯合成酶麦角甾醇的次级代谢途径。这种麦角甾醇途径降低了类胡萝卜素生产所需的能量和原材料的总体可用性

此外，由于类胡萝卜素对水具有疏水性抗性，它们在酵母微生物中的储存是一个挑战。研究人员引入了人类脂质结合/转移蛋白saposin B（hSapB）基因序列，以增强类胡萝卜素的储存

通过将酵母的生长培养基改为富含酵母的低成本、高效的培养基&ndash；蛋白胨&ndash；葡萄糖和重新设计基因表达系统，生物量的产量增加了五倍

对酿酒酵母菌株进行选择性重组，以优化高含量β-胡萝卜素（类胡萝卜素的前体分子）的生产

推进生物工程以创造新的模式微生物，有望在未来的工业类胡萝卜素合成中发挥作用，促进基本健康补充剂的生产。这种方法可以大大有助于在全球范围内减少维生素缺乏和解决营养不良问题