科技日報(bào)天津7月3日電 （記者孫玉松 通訊員張華）如同干將莫邪夫妻合作鑄造劍，兩株大腸桿菌“合體”共養(yǎng)，竟能實(shí)現(xiàn)紅景天苷高效人工合成，而且產(chǎn)量是以往單菌生產(chǎn)的20倍以上。日前，天津大學(xué)合成生物學(xué)團(tuán)隊(duì)這一最新研究成果在新一期國際高水平期刊《代謝工程》上刊發(fā)。

據(jù)介紹，紅景天苷作為珍稀中藥材紅景天的活性成分，我國年消費(fèi)紅景天藥材約7000噸，為了擺脫對珍稀資源紅景天的高度依賴性，研發(fā)綠色高效微生物合成紅景天苷技術(shù)迫在眉睫。天大合成生物學(xué)團(tuán)隊(duì)趙廣榮教授和喬建軍教授實(shí)驗(yàn)中采取匯聚路線，將紅景天苷的生物合成途徑分配在兩個(gè)大腸桿菌株中，進(jìn)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，將酪醇糖基化后，生成紅景天苷。新設(shè)計(jì)的兩種菌株單獨(dú)無法獨(dú)立存活，但將兩株菌合在一起培養(yǎng)時(shí)，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，形成了彼此依賴的互利共生系統(tǒng)。同時(shí)為了解除兩種菌株對葡萄糖的碳源競爭，他們通過代謝改造使苷元菌株可以優(yōu)先利用木糖，糖基化菌株只能利用葡萄糖，這樣就保證了更多的葡萄糖進(jìn)入糖基化菌株用來合成紅景天苷。該互養(yǎng)系統(tǒng)還可以通過調(diào)控葡萄糖和木糖的比例控制兩種菌群的比例，從而使該系統(tǒng)更加穩(wěn)定和高效，實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)量高達(dá)6.03g/L，為高效合成紅景天苷探索出了一條可行的新路，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。

此外，該互養(yǎng)系統(tǒng)只要更換糖基化酶基因，就可合成其他糖苷產(chǎn)物，在實(shí)際應(yīng)用中具有極強(qiáng)的靈活性，因而可廣泛應(yīng)用于其他可持續(xù)發(fā)展微生物合成工業(yè)。