JIPB | 中国农业科学院生物技术研究所张兰和王磊团队系统总结维生素E研究的百年历程,并绘制下个百年的发展路线图

综述总结了维生素E工业生产的发展进程。由于天然来源维生素E含量低且提取成本高昂, 工业生产长期依赖化学合成, 但其产物通常是生物活性较低的消旋混合物。随着合成生物学的崛起, 微生物细胞工厂广泛应用, 科学家们通过改造大肠杆菌、酿酒酵母和解脂耶氏酵母, 已成功实现三烯生育酚的高效异源合成。该论文详细介绍了由武汉大学刘天罡团队开发的生物-化学杂交策略 (图2)。该路线以生物发酵产生的法尼烯为中间体合成异植醇, 极大地达到了简化工艺、降低CO₂排放的功效。这一技术的工业化应用, 稳定了全球维生素E供应并大幅优化了成本。

图2 生物杂交法的合成途径

同时, 该论文为未来维生素E研究绘制了清晰的发展路线图: 1. 通过智能酶工程, 对维生素E合成关键酶进行“计算设计”来提升催化效率; 并且通过酶融合构建人工“底物通道”, 引导中间产物高效转化, 减少代谢损耗。2. 借助“转运组学”阐明前体物质的跨膜运输机制, 利用基因编辑等技术解析光、激素等信号协同调控维生素E合成的调控网络, 培育抗逆、优质的作物新品种。3. 通过工程化改造内源性转运蛋白, 升级微生物细胞工厂底盘, 促进产物分泌, 有效解除胞内毒性、简化下游纯化过程, 推动微生物合成走向规模化。4.维生素E家族中的“稀有成员”如单烯生育酚展现出独特的代谢特征和生物安全性, 未来对其生物利用度和生理功能的深入挖掘, 将对开发精准营养与新型功能产品提供新思路。

中国农业科学院生物技术研究所硕士研究生张睿棋为该论文第一作者，张兰副研究员和王磊研究员为共同通讯作者。该研究得到了海南省院士创新平台项目和中国农业科学院创新工程项目的资助。