甲羥戊酸途徑的代謝支路調控策略的研究進展

徐鎮祥,李美潔,門 瀟,陳國強,王紀明,咸 漠,張海波

(1.中國科學院青島生物能源與過程研究所生物基材料重點實驗室，山東青島266101；2.齊魯工業大學(山東省科學院)生物工程學院，山東濟南250300；3.青島農業大學生命科學學院光合固碳產能中心，山東青島266109)

種類繁多的萜類化合物是廣泛存在于自然界的一大類以異戊二烯為結構單元的聚合體及其衍生物。萜類化合物根據異戊二烯結構單元(C5H8)的數目可分為半萜(C5)、單萜(C10)、倍半萜(C15)、二萜(C20)、二倍半萜(C25)、三萜(C30)、四萜(C40)和多萜(>C40)[1]。目前發現的萜類化合物超過5萬多種，常見的有單萜(薄荷醇、松油醇和芳樟醇)，倍半萜(青蒿素、法尼烯和紅沒藥烯)，二萜(紫杉醇、維生素A)，三萜(人參皂苷、靈芝酸)，四萜(類胡蘿卜素化合物)等[2]。萜類化合物在制藥、香料、食品添加劑、著色劑、橡膠和高級生物燃料等行業中有著重要的應用。目前，萜類化合物主要從植物中提取或通過化學法合成。植物提取過程易受雜質干擾、純化分離困難，而且部分植物對生長環境要求嚴格、生長緩慢，導致此方法產量低、成本高、不可持續[3]。化學合成法則面臨著缺乏高效合成途徑、原料不可再生以及環境污染等問題[4-5]。因此，尋找新型、高效、可持續的萜類化合物合成方法尤為重要。

近年來，隨著代謝工程與合成生物學的發展，以可再生糖為原料，利用高效的微生物代謝工程合成萜類物質是當前生物化工領域的研究重點[6]。已經發現的萜類化合物的生物合成途徑有兩種：甲羥戊酸途徑(MVA)和2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸途徑(MEP)[7-9]，前者主要存在于動植物中，后者主要存在于古生菌與原核生物中[10]。目……