天津大學合成生物學團隊首次採用大腸桿菌共培養策略合成了紅景天苷，產量達到 6.03 克 / 升，是用單菌生產的 20 倍以上。近日，相關研究成果發表在國際學術期刊《代謝工程》上。
紅景天苷作為珍稀中藥材紅景天的活性成分，廣泛應用於治療腦缺血、疲勞、缺氧和神經退化性疾病，還具有保護肝臟、預防壓力引起的心血管紊亂等功效。目前，從植物紅景天中提取分離紅景天苷仍是其主要獲取方式。但野生紅景天生長在海拔 2500 米～5500 米的高寒地區，由於 3 年～5 年生的根才能用於提取紅景天苷，可採集的資源十分有限，且紅景天苷含量很少。而我國年消費紅景天藥材高達 7000 噸。
研究人員將紅景天苷的生物合成途徑分配在兩個菌株中，進行了深度代謝改造。一株為苯丙氨酸缺陷型的苷元菌株，以木糖為主碳源，合成酪醇。另一株為酪氨酸缺陷型的糖基化菌株，以葡萄糖為碳源，將酪醇糖基化後，生成紅景天苷。新設計的兩種菌株無法獨立存活，但將兩株菌一起培養時，苷元菌株可以提供糖基化菌株需要的酪氨酸，糖基化菌株可以提供苷元菌株需要的苯丙氨酸，形成彼此依賴的互利共生系統。同時，為解除兩種菌株對葡萄糖的碳源競爭，研究人員通過代謝改造，使苷元菌株可以優先利用木糖，糖基化菌株只能利用葡萄糖，從而保證了更多的葡萄糖進入糖基化菌株合成紅景天苷。該互養系統還可通過調控葡萄糖和木糖的比例控制兩種菌群的比例，從而使共培養系統更加穩定和高效。
專家指出，該共培養系統的優點是，只要更換糖基化酶基因，就可合成其他糖苷產物，在實際應用中具有極強的靈活性。此外，大腸桿菌是繁殖速度最快的工業微生物，其發酵原料可從秸稈等纖維素生物質中製備，廉價易得，因而具有廣闊的產業化應用前景。
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