综述：麦角硫因的生物合成：现状、成就与展望

《Applied Microbiology and Biotechnology》：Biosynthesis of ergothioneine: current state, achievements, and perspectives

这篇综述系统梳理了麦角硫因(EGT)这一强效抗氧化剂的微生物合成机制与应用前景。作者团队聚焦于EGT的L-组氨酸衍生途径，详细解析了细菌(如分枝杆菌EgtABCDE五酶系统)和真菌粗糙脉孢菌Egt1/Egt2双酶系统)的不同生物合成路线，并综述了通过基因工程改造大肠杆菌、酿酒酵母等宿主实现工业化生产的突破性进展(最高产量达7.1 g/L)。文章特别强调了EGT在食品保鲜、化妆品抗衰、农业病害防控等领域的应用潜力，为开发安全高效的生产工艺提供了重要理论依据。

　　

在生命科学领域，一种名为麦角硫因(Ergothioneine, EGT)的天然抗氧化剂正引发研究热潮。这种源自L-组氨酸的含硫化合物，以其独特的硫酮-硫醇互变异构特性，在生理pH条件下展现出非凡的稳定性。近期，《麦角硫因的生物合成：现状、成就与展望》这篇综述全面梳理了该领域的研究进展，揭示了这种"天然抗氧化卫士"的奥秘。

微生物界的EGT生产者图鉴

自然界的微生物王国中，EGT的生产者分布广泛而有趣。在真菌界，担子菌门(Basidiomycota)堪称EGT的"高产军团"，包括日常食用的双孢蘑菇(Agaricus bisporus)、名贵的羊肚菌(Morchella esculenta)，以及药用灵芝(Ganoderma lucidum)。而子囊菌门(Ascomycota)的成员如粗糙脉孢菌(Neurospora crassa)和构巢曲霉(Aspergillus nidulans)也具备EGT合成能力。更令人惊讶的是，某些细菌如分枝杆菌(Mycobacterium)和链霉菌(Streptomyces)同样加入了EGT生产者的行列。

特别引人注目的是，近期发现的担子菌酵母Ustilago siamensis展现出惊人的EGT生产能力，其细胞内含量高达13.9 mg/g干重，发酵产量达74.9 mg/L。这种微生物界的"EGT工厂"为大规模生产提供了新的可能。

生物合成途径的进化智慧

微生物在漫长的进化过程中，发展出了不同的EGT合成策略。在分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)中，EGT的合成犹如精密的五步流水线：EgtD负责组氨酸的三甲基化，EgtB催化关键的硫原子引入，EgtC进行谷氨酸切除，最后由EgtE完成C-S键断裂。这套EgtABCDE五酶系统展现了细菌合成EGT的复杂相比之下，真菌则进化出了更简洁的合成路线。粗糙脉孢菌仅需Egt1和Egt2两种酶即可完成合成：E兼具甲基转移酶和硫氧化物合酶双重功能，直接将半胱氨酸连接到三甲基组氨酸(hercynine)上，随后由Egt2完成最后的转化。这种"二合一"的设计体现了真菌代谢途径的高效性。

最令人称奇的是绿色硫细菌(Chlorobium limicola)的厌氧合成途径。其特有的EanB酶自带半胱氨酸过硫化物(EanB-SS^-)活性中心，无需额外硫供体就能直接将硫原子引入hercynine。这种"自给自足"的合成方式，为在缺氧条件下生产EGT提供了新思路。

发酵生产的突破进展

在工业化生产方面，研究者们通过基因工程创造了多个"超级生产者"。大肠杆菌(Escherichia coli)经过代谢改造后，EGT产量突破5.4 g/L，展现了原核生物作为"细胞工厂"的潜力。而真核宿主如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)也不甘示弱，通过强化组氨酸和S-腺苷甲硫氨酸(SAM)供应，产量达到2.39 g/L。

特别值得关注的是对天然生产者的改造。分枝杆菌Mycolicibacterium neoaurum经过基因编辑后，EGT产量提升至1.56 g/L。而食用菌金针菇(Pleurotus citrinopileatus)的菌丝体培养实现了98 mg/L的产量，为利用食用菌生产EGT开辟了新途径。

应用前景与未来展望

EGT的独特性质为其带来了广阔的应用前景。在食品领域，EGT能有效抑制虾类黑变和芝麻菜采后腐败；在化妆品行业，其抗紫外线损伤和保湿功效已得到验证；农业上，EGT处理可预防白菜根肿病并提高拟南芥种子产量。更令人振奋的是，近期研究发现EGT能延长果蝇寿命，暗示其在抗衰老领域的潜力。

展望未来，研究者建议从三方面突破：深入解析EGT在原生微生物中的生理功能，挖掘更多高效生产菌株，以及优化发酵工艺。随着合成生物学和代谢工程技术的发展，微生物发酵法有望取代传统的蘑菇提取工艺，满足日益增长的工业需求。这场由微生物主导的"抗氧化革命"，正在为人类健康和生活品质提升带来新的可能。