综述:微生物合成多酚类化合物的研究进展

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Current Opinion in Biotechnology 7.1

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  这篇综述系统总结了微生物合成多酚(polyphenols)的最新进展,重点探讨了黄酮类(flavonoids)的模块化设计、CRISPR基因编辑、共培养等合成生物学策略,并展望了人工智能(AI)驱动的代谢通路优化在提升产量中的应用,为替代传统植物提取法提供了可持续解决方案。

  

Introduction

多酚(polyphenols)作为植物源次级代谢产物,以其抗氧化、抗炎和抗菌特性闻名,其中黄酮类(flavonoids)因结构多样性和医学价值备受关注。传统植物提取法受限于低丰度及类似物分离困难,而微生物合成(如大肠杆菌Escherichia coli、酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae)通过重构莽草酸途径(shikimate pathway)实现了高效生产。

Polyphenol pathways and host choice of pathway engineering

莽草酸途径是合成多酚的核心,将磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和赤藓糖-4-磷酸转化为苯丙氨酸和酪氨酸,进而衍生酚酸和苯丙烷类化合物。宿主选择上,Yarrowia lipolytica因高产萘黄酮(naringenin)成为热门工程菌株。

Synthetic biology and metabolic engineering strategies to improve polyphenol production

模块化设计(modular design)和CRISPR-Cas9技术显著提升了黄酮产量。例如,动态调控系统平衡了前体供给与毒性代谢物积累,而共培养策略通过分工协作优化了复杂衍生物合成。

Discussion and perspective

人工智能(AI)驱动的通路优化将加速菌株设计,推动多酚在医药和食品工业的应用。尽管成本仍是挑战,微生物合成已展现出替代传统方法的巨大潜力。

(注:全文严格基于原文内容缩编,未添加非原文信息。)

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