巖藻黃質(zhì)關(guān)鍵前體新黃質(zhì)的代謝工程合成

張桂林，張亞亭，姜 宏，劉 振，毛相朝,

1. 中國海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266003

2. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室海洋藥物與生物制品功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237

巖藻黃質(zhì)是一種類胡蘿卜素，在自然界中分布廣泛，主要存在于藻類、貝類中，尤其在褐藻、硅藻中含量較高。巖藻黃質(zhì)可以與葉綠素、蛋白質(zhì)形成捕光復(fù)合體，是硅藻中發(fā)揮捕光作用的重要化合物[1]。目前有關(guān)巖藻黃質(zhì)活性的報道較多，研究表明巖藻黃質(zhì)具有抑菌、抗炎、抗肥胖、抗糖尿病、抗腫瘤、調(diào)節(jié)腸道菌群和抗器官纖維化等生理活性[2-6]。

目前巖藻黃質(zhì)的最主要來源依舊是海藻[7]，例如海帶 (Laminaria japonica)、三角褐指藻 (Phaeodactylum tricornutum)[8]。巖藻黃質(zhì)是一種優(yōu)質(zhì)的海洋來源功能因子，但由于其合成途徑目前尚未得到完全解析，其生產(chǎn)及產(chǎn)量調(diào)控尚缺乏理論依據(jù)[9-12]，合成生物學(xué)是發(fā)掘未知合成途徑的重要手段，通常需要首先在微生物中異源構(gòu)建目標(biāo)化合物的上游已知中間物的合成途徑，然后利用合成該中間物的工程菌株探索下游未知途徑[13]。目前已知合成途徑且結(jié)構(gòu)上最接近巖藻黃質(zhì)的中間物是新黃質(zhì)[14]。作為巖藻黃質(zhì)的可能前體物質(zhì)，新黃質(zhì)的結(jié)構(gòu)與巖藻黃質(zhì)很相似 (圖1)，兩者均含有1條多烯鏈，2個六元環(huán)和1個累積雙鍵，但存在著雙鍵、羥基和羰基、乙酰氧基的區(qū)別。

圖1 新黃質(zhì)與巖藻黃質(zhì)的結(jié)構(gòu)式Fig. 1 Structural formula of neoxanthin and fucoxanthin

新黃質(zhì)的合成途徑見圖2。甲羥戊酸 (MVA)途徑主要存在于真核生物、古生菌和植物的細(xì)胞質(zhì)中，甲基赤蘚糖醇-4-磷……