p-香豆酸(p-coumaric acid)不仅具有抗氧化、抗菌、抗炎等多种生物活性,而且是环境可降解塑料的起始物质,在功能食品、制药、材料和化工等领域具有重要的应用。作为一种苯丙烷化合物,p-香豆酸还是大量植物天然产物(如石蒜科生物碱、黄酮类化合物等)的前体物质。基于前期的忽地笑(Lycoris aurea (L’ Hér.) Herb)转录组数据,天然产物化学研究中心植物次生代谢生物工程研究团队李宜奎博士等鉴定了一个新的、参与p-香豆酸生物合成的反式肉桂酸-4羟化酶LauC4H(Lycoris aurea trans-cinnamic acid 4-hydroxylase)。LauC4H属于细胞色素P450酶家族,在催化p-香豆酸生物合成的过程中需要其氧化还原分子伴侣—细胞色素P450还原酶—提供电子。在LauC4H异源功能性表达的大肠杆菌中,项目组进一步通过表达LauC4H的底物(反式肉桂酸)的生物合成酶,成功在原核生物中建立了一条由植物细胞色素P450酶参与的p-香豆酸从头生物合成路径;进而,通过调控宿主细胞内辅因子NADPH的水平,使p-香豆酸的产量提高至9.18倍。

      本研究所构建的p-香豆酸生产菌株为p-香豆酸及其衍生物的生物合成研究提供了一个较好的异源生产平台,相关论文“De Novo Biosynthesis of p-Coumaric Acid in E. coli with a trans-Cinnamic Acid 4-Hydroxylase from the Amaryllidaceae Plant Lycoris aurea”发表于期刊Molecules。本研究得到了国家自然科学基金(NO. 31600074和NO. 31770387)和江苏省自然科学基金(NO. BK20160599)等项目的资助。

图 利用LauC4H在大肠杆菌中从头合成p-香豆酸

      附:论文链接https://doi.org/10.3390/molecules23123185