抗癌药物榄香烯的生物合成及关键酶吉马烯A合酶的优化

榄香烯是我国拥有自主知识产权的抗肿瘤药物之一,因其抗肿瘤活性强、作用范围广、毒副作用轻微和不易产生耐药性等优点,被广泛应用于各类恶性肿瘤的临床治疗中。榄香烯的生产主要依靠药用植物温郁金的分离提取。但温郁金的榄香烯含量低、分离纯化难度大、得率低且成本高,严重阻碍了榄香烯的大规模生产与应用。随着合成生物学的发展,利用微生物构建细胞工厂用于生物合成天然药物成为研究热点,也为榄香烯的生产提供了新的思路。近年来,对榄香烯的生物合成研究在不断深入。研究者通过代谢工程、组合生物学和基因工程等手段,阐明榄香烯生物合成途径和关键酶,已经成功克隆了榄香烯生物合成途径上的一些关键酶基因,初步实现榄香烯的异源生物合成。本文以合成生物学研究思维概述榄香烯生物合成途径及其工程菌的优化,重点综述关键酶吉马烯A合酶(germacrane A synthase, GAS)。从限速酶基因的过表达和分流基因的敲除,融合表达酶工程策略、吉马烯A合酶的体外进化几方面,对其生物合成途径的改造策略进行阐述。同时,也分析提高异源生物合成榄香烯产量所面临的问题与挑战,为榄香烯的高效生物合成提供参考。