近期，我校未来食品科学中心陈坚院士团队周景文教授课题组在光甘草定的生物合成途径解析方面取得重要进展，研究成果“Block-building with yeast to elucidate an artificial pathway for de novo biosynthesis of glabridin”在线发表于Nature Communications (IF = 15.7) (https://doi.org/10.1038/s41467-026-72579-2)。
光甘草定作为光果甘草特有的异戊烯基化异黄酮，具有强效酪氨酸酶抑制活性与抗炎功效，是高端化妆品与医药领域的核心活性成分，素有"美白黄金"之称。然而，天然储量稀缺、分子立体结构复杂，使其规模化生产与产业应用长期受限。微生物生物制造被公认为破解这一困局的绿色可持续路径，但光甘草定合成途径冗长、关键功能酶未知、后修饰所需供体供给不足、代谢通量难以精准调配等科学问题，严重制约了进程。
为解决上述问题，周景文教授团队提出"积木式（block-building）"模块构建策略，建立结构导向的模块化代谢工程范式用于光甘草定的途径解析与构建。首先，基于逆合成分析精准筛选最优前体，确定以去甲基美迪紫檀素为核心的高效合成路线，绕过O-甲基化步骤以消除副反应，并筛选获得高活性异黄酮2'-羟化酶，破解羟化限速瓶颈。其次，针对异戊烯基化关键步骤，设计构建由乙酰-CoA供应模块与MVA核心模块组成的高容量DMAPP供应平台，通过过氧化物酶体区室化改造MVA途径、强化胞质通量及优化乙酰-CoA供应效率，显著提升异戊烯基供体水平。进而，依托转录组学精准挖掘技术，以已知还原酶为参考序列从甘草转录组中筛选获得高活性PTR类功能酶，成功突破五环开环这一核心限速步骤，实现光甘草定的定向合成。随后，利用酿酒酵母天然交配系统完成上游前体供应模块与下游修饰模块的精准组装，构建可从葡萄糖从头合成的二倍体工程菌株，使光甘草定摇瓶产量达到0.24 mg/L，经5 L生物反应器补料发酵工艺优化后进一步提升至1.20 mg/L。该策略的通用性亦在群落水平组装中得到验证，成功实现32.8 mg/L雌马酚的从头合成。该研究将复杂天然产物代谢途径拆解为可插拔、可独立优化的代谢模块，无需大规模基因组重编程即可实现高效构建，显著降低了途径构建与调控成本。研究成果为复杂天然产物的高效生物制造提供了可复制、可推广的技术模板，对推动天然活性产物绿色制造产业的高端化与规模化发展具有重要意义。
周景文教授为论文的通讯作者，我校2022级博士生邓汉宁为第一作者。国家重点研发计划项目(2024YFA0919900)、国家自然科学基金创新研究群体项目(32021005)等项目的资助。
近年来周景文教授团队以绿色生物制造为目标，系统围绕高值天然产物生物合成开展系列研究且在产业化方面取得丰硕成果，相关研究成果已发表在Nature Communications (2026, 2025)、Advanced Science (2023)、Chemical engineering Journal (2026)、Trends in Biotechnology(2026, 2025, 2020)、ACS Catalysis (2025, 2024)等本领域权威期刊。
图 路径解析工作流程
