正在今世医学周围，神经再生是备受体贴的钻研热门之一。色原烯（CBC）举动一种非心灵活性类素，以其鼓动神经干细胞存活和分解的本事而着名。然而，天然界中 CBC 的含量极低，其比例仅占植物总产品的 0.01%-0.06%，远低于四氢酚（THC）和二酚（CBD）。酿成这一稀缺性的源由正在于，CBC 的前体物质——色烯酸（CBCA）正在植物中的合生效力较低，同时，CBCA 的生物合成途径面对诸多范围，网罗前体分子（如异戊二烯焦磷酸和 2,4-二羟基-6-戊基苯甲酸）的供应不敷，以及 CBCA 合成酶（CBCAS）活性的范围。其余，植物的发展周期长达 120 天，进一步填补了从植物中提取 CBC 的韶华和经济本钱。

　　正在这项钻研中，CBCA 的生物合成途径原委切确重修和多层优化，使酵母菌成为了高效临蓐 CBCA 的微型“工场”。CBCA 的合成流程涉及两种环节前体：异戊二烯焦磷酸（IPP）和 2,4-二羟基-6-戊基苯甲酸（OA）。钻研团队通过引入和调控多个环节基因，明显抬高了这两种前体的供应量，办理了 CBCA 生物合成中的瓶颈题目。

　　最初，为了填补 IPP 及其同分异构体 DMAPP 的供应，钻研职员优化了酵母的甲戊酸（MVA）途径，这是天生 IPP 和 DMAPP 的焦点代谢通道。他们通过引入 EfmvaE 和 EfmvaS（区别为乙酰乙酸-辅酶 A 硫解酶和 HMG-辅酶 A 合成酶的基因）巩固了这一通道，并正在 ERG20 基因的根柢上引入了突变体 ERG20*（F96W/N127W 突变），削减了 GPP 向 FPP 的转化耗损，从而抬高了 GPP 的可用性。

　　除此除表，团队还引入了一条异戊烯醇应用处径（IUP），这条途径仅通过两步磷酸化反映即可高效天生 IPP 和 DMAPP，比拟守旧 MVA 途径须要的 17 步反映，IUP 加倍简化，而且能量损耗更低。通过这一政策，酵母菌中的 IPP 和 DMAPP 秤谌取得了明显提拔，衡量数据显示其含量是未改造菌株的3.8 倍。

　　与此同时，OA 的合成也取得了有用提拔。团队构修了一条异源途径，整合了多种微生物基因，网罗 Ralstonia eutropha 的 β-酮硫解酶基因（RebktB）和 Clostridium acetobutylicum 的丁酸酯酶基因（Cacrt），并引入了来自植物的聚酮合酶基因（CsTKS）和环化酶基因（CsOAC）。其余，他们通过调剂环节基因（如 CsTKS、CsOAC 和 CsAAE1）的拷贝数，进一步优化了 OA 的天生量，使其产量比拟初始菌株抬高了 32.5%。

　　接下来，为完成 CBCA 的最终合成，钻研职员引入了来自植物的CBCA 合成酶基因（CBCAS）。然而，因为该酶的活性较低，团队通过正在酵母中调剂 CBCAS 的基因拷贝数并优化其定位，使其正在过氧化物酶体中阐扬出更高的活性。他们还贯串内质网辅帮卵白基因的过表达（如 ERO1 和 PDI1），办理了酶折叠和效用表达的瓶颈题目，从而大幅提拔了 CBCA 的天生效力。

　　图通过将 CBCA 生物合成途径工程化到酵母菌的过氧化物酶体中，并应用信号肽 SKL 将 CBCAS 定位到过氧化物酶体（起原：上述论文）

　　通过周到打算的代谢工程，酵母正在 100 幼时内完结了从葡萄糖到 CBCA 的合成，而守旧植物的发展周期须要约 120 天。这一冲破不但明显缩短了临蓐韶华，还消重了临蓐本钱，使 CBCA 的工业化临蓐成为大概。正在发酵流程中，优化后的酵母菌株正在含有葡萄糖和 2,4-二羟基-6-戊基苯甲酸的教育基中完成了31.7 μg/L 的 CBCA 产量，以及 12.0 mg 的 CBGA（萜酸）产量。这些数据声明，酵母的代谢潜力正在工业利用中拥有广大的开采远景。

　　更主要的是，这项钻研还寻觅了将 IUP 和 CBCAS 定位到酵母的过氧化物酶体中，这一政接应用了亚细胞区室的分开特色来削减代谢副产品的天生，并进一步抬高了倾向分子的产量。通过这种改进的亚细胞工程，CBCA 的临蓐效力进一步提拔了 26.5%，为微生物合成繁复自然产品开拓了新的钻研宗旨。

　　康巍和薛闯团队的钻研揭示了合成生物学正在自然产品工业化临蓐中的强壮潜力。通过代谢途径的切确打算、基因工程的优化以及亚细胞区室工程的改进利用，酵母菌仍然从大略的发酵菌株改造为繁复分子的高效“工场”。这种法子不但为 CBCA 的临蓐供给了可陆续且高效的办理计划，还为其他类素和药物活性分子的微生物合成奠定了根柢。另日，跟着合成生物学技巧的陆续进取，盼望更多犹如冲破的呈现，从而促使医药、生物资料和能源周围的改进发扬。