黄烷-3-醇是植物中天然存在的一类具有生物活性的黄酮类化合物，已被报道显示出多种有益健康的作用，可作为抗氧化抗癌药物、保护心血管健康、参与糖尿病的预防控制。阿福豆素和儿茶素作为两种主要的黄烷-3-醇类物质，一般从植物中提取获得。近年来陆续有研究在大肠杆菌或者酿酒酵母中合成黄烷-3醇类化合物，选用被公认为安全模式微生物的酿酒酵母作为宿主，很大程度上保证了产物的安全性。
从柚皮素到黄烷-3-醇类物质的合成，需要引入类黄酮3-羟化酶(F3H)、类黄酮3'-羟化酶(F3’H)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)和无色花青素还原酶(LAR)，其中DFR作为该代谢过程中的关键酶，是一种依赖于辅助因子还原型辅酶Ⅱ-NADPH的氧化还原酶，可选择性地催化三种无色的二氢黄酮醇的C4位还原为不稳定的无色花色素类物质同时生成氧化型辅酶Ⅱ-NADP，无色花色素类物质为花青素和黄烷-3-醇类物质的直接前体，因此DFR可控制类黄酮合成途径中生成花色素苷、黄烷醇和原花青素支路的通量。本研究在一株柚皮素从头合成的工程菌株基础上构建了从头合成阿福豆素、儿茶素的代谢路径，筛选了不同植物来源的DFR和LAR并对其利用不同连接肽进行融合表达，之后对其启动子进行筛选并对内源NADPH的再生进行强化，最终在5 L发酵罐上实现了阿福豆素与儿茶素的产量分别为500.5 mg/L和321.3 mg/L。
上述研究得到了国家自然科学基金创新群体(32021005)、优秀青年科学基金(21822806)、面上项目(21908078)等项目的资助。
图1生产DHK和DHQ酿酒酵母菌株的构建
图2不同植物来源DFR和LAR的筛选
图3 DFR与LAR之间不同类型连接肽的影响
图4不同强度启动子对AFZ与CAT产量的影响
图5 强化NADPH再生相关基因对AFZ和CAT产量的影响
图6 5 L发酵罐上优化AFZ和CAT产量
