近日，我所生物技术研究部合成微生物学研究组（1823组）周雍进研究员团队与德国法兰克福大学Martin Grininger教授团队合作，开发出一种模块化、可编程的脂肪酸合成平台，并在酵母中实现了中链脂肪酸的定向生物合成。
中链脂肪酸（MCFAs）是一类碳链长度为C10-C14的功能性脂肪酸，广泛应用于润滑剂、食品香料、医疗营养等领域。传统上，MCFAs主要从椰子油、棕榈油等天然油脂中提取，但受限于原料供应和季节变化，产量不稳定。因此，发展高效、可持续的生物合成方法成为重要研究方向。
在本工作中，Martin Grininger团队通过体外酶工程改造，对脂肪酸合酶（mFAS）进行关键位点突变，有效调控了酮脂酰合酶（KS）与硫酯酶（TesA）结构域的催化效率，从而精准控制产物链长。周雍进团队在此基础上，以多形汉逊酵母为宿主构建了高效的酵母细胞“工厂”，通过精准调控脂肪酸β-氧化途径并采用多拷贝表达策略，提升了中链脂肪酸（例如月桂酸C12）的产量与占比。
周雍进团队前期在酵母中实现了长链脂肪酸合成（Nat. Metab.，2022；Nat. Chem. Biol.，2023；Proc. Natl. Acad. Sci. USA，2023）。在本工作中，团队进一步通过基因组整合与质粒共表达，将优化后的mFAS/TesA杂合酶系统导入细胞，并结合代谢工程策略——包括更换脂酰辅酶A合酶、替换脂酰辅酶A氧化酶、引入特异性脂酰辅酶A硫酯酶等，有效阻断了长链脂肪酸的完全氧化降解，促使代谢流富集中链脂肪酸。研究发现，在1.5 L生物反应器的批式补料发酵中，工程菌株XMCFA69的中链脂肪酸总产量达到708.6 mg/L，其中月桂酸占游离脂肪酸总量的48%，占比接近天然椰子油与棕榈仁油水平。
该研究为替代传统植物油提取、实现可持续油脂化工品的微生物制造提供了新思路。
相关成果以“Engineering metazoan fatty acid synthase to control chain length applied in yeast”为题，发表在《自然化学生物学》（Nature Chemical Biology）上。法兰克福大学博士研究生Damian L. Ludig与我所1823组博士研究生翟晓鑫为论文共同第一作者。该研究获得德国研究基金、国家自然科学基金、中德科学中心国际合作项目及Unilever（联合利华）创新项目等项目的资助。（文/图 翟晓鑫）
