白腐真菌代谢谱解析揭示4-羟基苯甲酸转化过程中的生物技术相关合成途径

本研究针对白腐真菌(WRF)代谢机制未充分探索的问题，通过多组学技术系统分析了Trametes versicolor和Gelatoporia subvermispora在4-羟基苯甲酸(4-HBA)转化中的代谢响应。研究发现培养条件显著影响糖类和芳香族化合物分解途径及脂质组成，首次鉴定了胞外脂肪酸和苯丙烷类化合物的生物合成途径，为木质素生物炼制提供了新策略。论文发表于《Communications Biology》，对实现木质素高值化利用具有重要指导意义。

　　

自然界中，木质素作为第二大有机碳源，其高效利用一直是生物技术领域的重大挑战。白腐真菌(White-rot fungi, WRF)虽展现出卓越的木质素降解能力，但其代谢网络尤其是芳香族化合物的转化机制仍存在大量未知。更棘手的是，培养条件对真菌代谢途径的调控规律尚未阐明，这严重制约了其在"木质素整合生物加工"中的应用。

美国国家可再生能源实验室的研究团队在《Communications Biology》发表的最新研究，通过多组学联用技术揭示了两种白腐真菌在不同培养条件下代谢4-羟基苯甲酸(4-HBA)的分子机制。研究采用转录组学、蛋白质组学、代谢组学和脂质组学等技术，结合显微镜观察，系统分析了静态与振荡培养、添加抗氧化剂等条件对Trametes versicolor和Gelatoporia subvermispora代谢网络的影响。

研究发现培养条件会显著改变真菌的碳代谢流向。在T. versicolor中，静态培养诱导氧化脱羧酶表达，而振荡条件促进羧酸还原酶(CARs)和细胞色素P450的活性。通过假单胞菌异源表达验证，首次确认了T. versicolor中4-HBA氧化脱羧酶(TV_175239)的功能。脂质组分析显示，静态培养下甘油磷酸胆碱(PC)和甘油磷酸丝氨酸(PS)显著增加，而振荡条件促进甘油二酯(DGs)积累。

研究还意外发现了苯丙烷类化合物的合成途径。在T. versicolor中鉴定到苯丙氨酸解氨酶(PAL)同源物TV_173713，其表达与对香豆酸等中间产物的积累呈正相关。代谢追踪显示，该途径可能通过4-羟基苯甲醛和p-羟基苯基-3-羟丙酰辅酶A两条分支进行。

这些发现为木质素生物炼制提供了重要启示：首先，通过调控培养条件可定向引导碳流向目标产物；其次，白腐真菌天然具备合成高值苯丙烷类化合物的潜力；最后，胞外脂质分泌现象提示了新的产物回收策略。该研究不仅填补了真菌芳香族代谢的理论空白，更为开发"一站式"木质素转化工艺奠定了科学基础。