淫羊藿，作為我國(guó)傳統(tǒng)中草藥之一，具有補(bǔ)腎陽(yáng)、強(qiáng)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(lèi)黃酮化合物，特別是C8-異戊烯化的黃酮醇苷類(lèi)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(yàn)。由于淫羊藿野生資源日益匱乏，市場(chǎng)需求又日益增加，科研人員一直企圖通過(guò)人工體外合成淫羊藿活性成分來(lái)緩解這一突出矛盾，但是相關(guān)研究進(jìn)展緩慢。 

　　本研究從箭葉淫羊藿中挖掘與鑒定了一個(gè)異戊烯基轉(zhuǎn)移酶EsPT2，其高效催化黃酮類(lèi)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(guò)引入11個(gè)外源基因以及改造12個(gè)酵母內(nèi)源基因，構(gòu)建了高產(chǎn)8P-KAE的酵母底盤(pán)。由于在弱酸性條件下GmOMT2的活性受到強(qiáng)烈抑制，導(dǎo)致其在8P-KAE酵母底盤(pán)細(xì)胞質(zhì)中表達(dá)失去活性。我們通過(guò)采取將GmOMT2定位于弱堿性（pH7.2-7.5）的線(xiàn)粒體中進(jìn)行表達(dá)，或?qū)?P-KAE酵母底盤(pán)與表達(dá)GmOMT2大腸桿菌共培養(yǎng)的策略，成功實(shí)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(guò)創(chuàng)建微生物細(xì)胞工廠(chǎng)，不僅實(shí)現(xiàn)了以葡萄糖為碳源從頭合成淫羊藿素，同時(shí)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(wèn)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(guó)際期刊《Science Bulletin》上。中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心周志華研究團(tuán)隊(duì)，中國(guó)科學(xué)院華南植物園王瑛團(tuán)隊(duì)及中國(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院先導(dǎo)等項(xiàng)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