康振教授团队在Green Chemistry发表利用工程化毕赤酵母从头合成非动物硫酸软骨素的研究成果

　　近期，江南大学生物工程学院康振教授团队在硫酸软骨素合成方面取得重要进展，研究成果“Biosynthesis of non-animal chondroitin sulfate from methanol using genetically engineeredPichia pastoris”以内封面文章形式发表于Green Chemistry（IF = 10.182）（https://doi.org/10.1039/D1GC00260K），并被评为亮点文章。

 

　　硫酸软骨素（Chondroitin sulfate, CS）是一种广泛分布在软骨组织中的线性糖胺聚糖，由葡萄糖醛酸（GlcA）和N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）通过β（1→3）和β（1→4）糖苷键交替连接并经过一定磺酸化修饰而成。CS广泛应用于临床、医疗和营养保健等领域。然而，当前所有商业化的CS都是来自动物组织提取，这种生产模式存在许多问题，例如动物饲养周长、抗生素的使用、动物排泄物的污染、使用高温及酸碱提取以及产品存在潜在的致病因子等。

 

　　为了有效解决上述问题，康振教授团队开发了一条有前景的绿色路线，通过工程化的毕赤酵母，利用廉价的甲醇实现CS的从头合成。首先，通过代谢工程手段，将三个外源基因引入毕赤酵母，实现了软骨素（硫酸软骨素的前体）的合成，产量为5.5 mg/L。进一步通过密码子及基因组合优化，软骨素的产量提高了约35倍，达到189.8 mg/L。然后对6种Kozak序列和10种不同的内源启动子进行比较和分析，实现了软骨素-4-O-磺基转移酶在胞内的活性表达（41.3 U/L）。整合软骨素合成模块和磺酸化模块后，成功实现了硫酸软骨素的从头合成，产量为182.0 mg/L，磺酸化度为1.1%。进一步强化3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸（PAPS）合成途径，硫酸软骨素磺酸化度提高到2.8%。在3-L发酵罐分批补料培养中，CS最高产量达到2.1 g/L，硫酸化度达到4.0%。本研究为毕赤酵母细胞工厂代谢合成其他磺酸化产物奠定了基础。

 

　　康振教授和李江华教授为论文通讯作者，2017级博士生金学荣和2018级博士生张维娇为论文共同第一作者。上述研究得到了江苏省杰出青年科学基金（BK20200025）、国家自然科学基金（32000058、31970085）、国家重点研发计划（2018YFA0901400）、关键技术资助江苏省研发计划（BE2019630），国家轻工技术与工程一流学科（LITE2018-16）的资助。