综述：灵芝酸在食品工业中的生物学功能、合成生物学策略及应用前景

这篇综述系统阐述了灵芝酸（GAs）的多种生物活性（如抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等），深入解析了其甲羟戊酸（MVA）和细胞色素P450（CYP450）依赖的合成途径，并探讨了合成生物学技术（如CRISPR-Cas9基因编辑、酵母异源表达）在提升GAs产量中的应用潜力，为医药、功能食品开发提供了新思路。

　　

灵芝酸的功能奥秘

化学结构与分类

灵芝酸（GAs）是灵芝中高度氧化的羊毛甾烷型三萜类化合物，目前已发现百余种结构变体。根据特征可分为I型和II型：I型在C-11和C-21位含羰基，而II型具有四元环共轭双键且缺少C-1/C-23位修饰。这些差异源于CYP450氧化酶催化的复杂修饰，赋予其多样化的生物活性。

生物活性与机制

GAs的明星效应体现在四大领域：

1. 抗氧化：通过清除自由基、提升超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低炎症因子TNF-α、IL-1β表达，缓解氧化应激。

2. 抗肿瘤：如灵芝酸DM通过抑制PI3K/AKT/mTOR通路下调Bax、MMP-9，诱导肿瘤细胞凋亡。

3. 免疫调节：灵芝酸T阻断NF-κB核转位，而灵芝酸Me通过促进IFN-γ分泌增强免疫应答。

4. 抗炎保肝：灵芝酸A通过法尼醇X受体（FXR）抑制神经炎症，并调控肝脏脂代谢基因表达。

合成生物学的破局之道

从传统提取到微生物工厂

天然灵芝提取面临含量低、周期长等瓶颈。合成生物学以酿酒酵母为底盘，重构GAs合成路径：

• 前体供应：强化MVA途径关键酶（HMGR、FPS）提升法尼基焦磷酸（FPP）产量。

• 异源合成：引入灵芝CYP5150L8催化角鲨烯C-26氧化，首获3-羟基羊毛甾二烯酸（HLDOA）。

• 基因编辑：CRISPR-Cas9敲除竞争路径（如乙酰-CoA分流），使产量提升20倍。

发酵工艺优化

两阶段发酵（振荡+静置培养）结合pH动态调控（6.0-7.0）、低温诱导（25°C）可激活热应激响应，促使GAs产量突破1.2 g/L。

未来展望

探索微生物共培养体系、开发新型CYP450元件，以及将GAs与功能食品（如降酒精肝损伤饮品）结合，将成为研究热点。合成生物学与代谢工程的融合，正推动这一古老成分迈向精准制造时代。