合成酵母群による植物リグナンのデノボ生合成に成功(Researchers Achieve De Novo Biosynthesis of Plant Lignans using Synthetic Yeast Consortia)

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2025-03-21 中国科学院(CAS)

中国科学院大連化学物理研究所の周永進教授らの研究チームは、合成酵母コンソーシアを用いて、植物リグナンのデノボ生合成に成功しました。リグナンは抗腫瘍や抗ウイルス作用を持つ低分子量のポリフェノール化合物ですが、医薬品としての需要に対し、植物からの抽出や化学合成による供給が困難でした。研究チームは、植物の代謝プロセスを模倣し、酵母Saccharomyces cerevisiae内で代謝経路を上下流に分割、相互栄養関係を持つ2つの栄養要求株(met15Δおよびade2Δ)を設計しました。これにより、40以上の酵素反応を経て、抗ウイルス成分であるラリシレシノールジグルコシドのデノボ合成を実現しました。この成果は、伝統的な中薬の複雑な有効成分の異種合成における新たな戦略を示し、他の安定した協調的酵母細胞システムの設計にも応用が期待されます。

<関連情報>

合成酵母コンソーシアムによる植物リグナンのデノボ生合成 De novo biosynthesis of plant lignans by synthetic yeast consortia

Ruibing Chen,Xianghui Chen,Yu Chen,Jindong Yang,Wansheng Chen,Yongjin J. Zhou & Lei Zhang
Nature Chemical Biology  Published:17 March 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41589-025-01861-z

合成酵母群による植物リグナンのデノボ生合成に成功(Researchers Achieve De Novo Biosynthesis of Plant Lignans using Synthetic Yeast Consortia)

Abstract

Reconstructing the biosynthesis of complex natural products such as lignans in yeast is challenging and can result in metabolic promiscuity, affecting the biosynthetic efficiency. Here we divide the lignan biosynthetic pathway across a synthetic yeast consortium with obligated mutualism and use ferulic acid as a metabolic bridge. This cooperative system successfully overcomes the metabolic promiscuity and synthesizes the common precursor, coniferyl alcohol. Furthermore, combined with systematic engineering strategies, we achieve the de novo synthesis of key lignan skeletons, pinoresinol and lariciresinol, and verify the scalability of the consortium by synthesizing complex lignans, including antiviral lariciresinol diglucoside. These results provide a starting engineering platform for the heterologous synthesis of lignans. In particular, the study illustrates that the yeast consortium with obligate mutualism is a promising strategy that mimics the metabolic division of labor among multiple plant cells, thereby improving the biosynthesis of long pathways and complex natural products.

生物工学一般
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