天工所张燕飞等重构大肠杆菌甲基和硫供应系统破麦角硫因高产纪录

背景：麦角硫因（ERG）是一种具有多种生物活性的天然产物，在食品、化妆品和制药行业有重要应用价值。传统的微生物发酵合成ERG需要外源添加L-蛋氨酸、L-半胱氨酸和L-组氨酸作为前体，这不仅增加成本，还可能因前体积累产生细胞毒性，限制产量。研究目的：中国科学院天津工业生物技术研究所的张燕飞等旨在开发一种无需外源添加L-蛋氨酸和L-半胱氨酸的高效ERG生物合成策略，以降低生产成本并提高产量。结论：研究通过重构大肠杆菌的甲基和硫供应系统，利用甜菜碱替代L-蛋氨酸作为甲基供体，并构建无机硫供应模块替代L-半胱氨酸，同时强化内源组氨酸合成和产物转运。最终工程菌株在5升发酵罐中实现了7.2±0.2 g/L的ERG产量，为目前最高纪录，且无需添加任何氨基酸前体，为ERG及其他含甲基、含硫天然产物的低成本工业化生产提供了可行平台。