解锁酵母大规模生产草药的方法

　　

草药很难以工业规模生产。神户大学（Kobe University）的一个生物工程师团队操纵了一种酵母的细胞机制，使这种分子现在可以在发酵罐中以前所未有的浓度产生。这一成就也为微生物生产其他植物衍生化合物指明了道路。

草药产品提供许多有益健康的效果，但它们往往不适合大规模生产。一个例子是青蒿素C（artepillin C），它具有抗菌、抗炎、抗氧化和抗癌作用，但过去只能作为蜜蜂培养的副产品获得。神户大学的生物工程师HASUNUMA Tomohisa说：“为了获得高产量和低成本的供应，最好是在生物工程微生物中生产，这种微生物可以在发酵罐中生长。”

然而，这也带来了自身的技术挑战。

首先，我们需要识别酶，即植物用来制造特定产品的分子机器。“直到最近，京都大学的YAZAKI Kazufumi才发现了生产青蒿素C的关键植物酶。他问我们，由于我们在微生物生产方面的经验，我们是否可以用它在微生物中生产这种化合物，”Hasunuma说。然后，研究小组试图将这种酶的基因编码引入酵母Komagataella phaffii，与啤酒酵母相比，这种酵母能够更好地产生这类化学物质的成分，可以在更高的细胞密度下生长，并且不会产生酒精，这会限制细胞的生长。

在ACS合成生物学杂志上，他们现在报告说，他们的生物工程酵母产生的青蒿素C是以前的10倍。他们通过仔细调整artepillin C分子生产线上的关键步骤来完成这一壮举。Hasunuma补充说：“另一个有趣的方面是，artepillin C不容易排泄到生长培养基中，并倾向于在细胞内积累。因此，有必要在我们的发酵罐中将酵母细胞培养到高密度，我们通过去除一些由于技术原因引入的突变来实现这一目标，但这些突变阻碍了生物体的密集生长。”

这位神户大学的生物工程师已经有了进一步提高产量的想法。一种方法将是通过修饰相关酶或增加前体化学品池来进一步提高最后和关键化学步骤的效率。另一种方法可能是找到一种将青蒿素C运送出细胞的方法。Hasunuma说：“如果我们可以修改一种转运蛋白，一种将化学物质运送进和运出细胞的分子结构，这样它就可以将产品输出到培养基中，同时保持细胞中的前体，我们就可以实现更高的产量。”

然而，这项研究的意义超出了这种特殊化合物的生产。Hasunuma解释说：“由于自然界中存在数千种化学结构非常相似的化合物，因此从青蒿素C生产中获得的知识非常有可能应用于微生物生产其他植物衍生化合物。”