首次实现单糖到托品醇的从头合成

具有相反立体结构特异性的α-托品醇和β-托品醇作为重要的平台化合物，是（降）托品类生物碱生物合成及化学合成中的核心组成砌块。然而，目前α-托品醇和β-托品醇的供应仍然严重依赖于植物的提取或化学合成，这阻碍了下游衍生物的创制与应用。合成生物学的快速发展有助于解决这些难题，基于合成生物学策略可以构建微生物细胞工厂合成各种高附加值的化合物。

在发表于ACS Synthetic Biology杂志的相关研究《De novo production of the plant-derived tropine and pseudotropine in yeast》中，研究人员以酿酒酵母为宿主，探究了α-托品醇和β-托品醇的异源从头生物合成。该研究首先对α-托品醇和β-托品醇在植物中的生物合成途径进行解析，鉴定并体外功能表征了药用植物三分三中负责催化N-甲基吡咯啉到托品醇的四个关键结构基因PYKS、P450、TRI和TRII。然后，结合之前已有工作基础，在酿酒酵母中分别重构了α-托品醇和β-托品醇的6步生物合成途径，并初步对合成途径进行优化，分别在摇瓶体系中获得初步0.13 mg/Lα-托品醇及0.08 mg/L β-托品醇的产量，这不仅实现了α-托品醇和β-托品醇的从头生物合成，也为其衍生生物碱后续生物合成途径解析提供了底盘细胞和酶挖掘平台。