淫羊藿，作為我國傳統(tǒng)中草藥之一，具有補腎陽、強筋骨、祛風(fēng)濕等功效。研究表明淫羊藿中草藥中主要活性成分為類黃酮化合物，特別是C8-異戊烯化的黃酮醇苷類化合物，例如淫羊藿素，淫羊藿苷，朝藿定A/B/C等。其中，淫羊藿素也是晚期肝癌候選藥物阿可拉定的單一成分，目前阿可拉定已經(jīng)完成了III期臨床試驗。由于淫羊藿野生資源日益匱乏，市場需求又日益增加，科研人員一直企圖通過人工體外合成淫羊藿活性成分來緩解這一突出矛盾，但是相關(guān)研究進展緩慢。 

　　本研究從箭葉淫羊藿中挖掘與鑒定了一個異戊烯基轉(zhuǎn)移酶EsPT2，其高效催化黃酮類化合物山奈酚（KAE）的C8異戊烯基化形成8-異戊烯基山奈酚（8P-KAE）；利用從大豆中催化8P-KAE的C4’-OH甲基化的甲基轉(zhuǎn)移酶GmOMT2，首次成功搭建了淫羊藿素的人工生物合成途徑。通過引入11個外源基因以及改造12個酵母內(nèi)源基因，構(gòu)建了高產(chǎn)8P-KAE的酵母底盤。由于在弱酸性條件下GmOMT2的活性受到強烈抑制，導(dǎo)致其在8P-KAE酵母底盤細(xì)胞質(zhì)中表達失去活性。我們通過采取將GmOMT2定位于弱堿性（pH7.2-7.5）的線粒體中進行表達，或?qū)?P-KAE酵母底盤與表達GmOMT2大腸桿菌共培養(yǎng)的策略，成功實現(xiàn)了淫羊藿素的生物合成，其產(chǎn)量分別為7.2和19.7 mg/L。該研究首次搭建了晚期肝癌候選藥物淫羊藿素的人工生物合成途徑，并通過創(chuàng)建微生物細(xì)胞工廠，不僅實現(xiàn)了以葡萄糖為碳源從頭合成淫羊藿素，同時也為解決合成生物學(xué)研究可能面臨的生物元件pH不適配的問題提供了可借鑒的新策略。 

　　相關(guān)研究結(jié)果以“Complete biosynthesis of the potential medicine icaritin by engineered Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli”為題，發(fā)表在國際期刊《Science Bulletin》上。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心周志華研究團隊，中國科學(xué)院華南植物園王瑛團隊及中國科學(xué)院武漢植物園植物種質(zhì)創(chuàng)新與特色農(nóng)業(yè)重點實驗室為該論文的共同完成單位，武漢植物園獼猴桃種質(zhì)資源與育種學(xué)科組副研究員黃文俊為該論文的并列第一作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和中科院先導(dǎo)等項目的資助。 

　　論文鏈接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927321001791 

 圖1 晚期肝癌候選藥物淫羊藿素的人工生物合成途徑構(gòu)建