Streptomyces sp. V-1中阿魏酸生产香兰素的代谢机理及其代谢工程研究

香兰素是用途广泛的重要精细化学品，广泛应用于食品、化妆品、医药、农药及日用化学品等多个方面。随着人类生活方式的改变，"绿色"、"天然"、"有机"产品日益受到青睐。天然香兰素主要来源于香荚兰豆提取，产量很小，价格是化学合成的百倍以上。通过生物法生产的产品，美国和欧洲立法均承认其天然性，采用微生物发酵转化阿魏酸方法生产的香兰素，是天然香兰素的最佳代替品。为了提高生物法制造香兰素国际竞争力，进行微生物发酵生产香兰素的关键应用基础研究很有必要。申请者所在的团队筛选到了一株以阿魏酸为原料高产香兰素的链霉菌Streptomyces sp. V-1。本项目拟在此基础上，从代谢途径、调控机制及酶学机制三个方面进行探讨，阐明链霉菌利用阿魏酸生产香兰素的代谢机理；探索采用代谢工程手段对该链霉菌进行遗传结构改造，提高微生物香兰素生产的水平，进而为开发和掌握具有自主知识产权的生物法高产香兰素技术奠定理论。

香兰素是用途广泛的重要精细化学品，广泛应用于食品、化妆品、医药、农药及日用化学品等多个方面。随着香兰素应用领域的不断拓展，其需求量迅速增加。目前，全世界对香兰素的需求量达到每年1.2万吨并且以每年10%的速度增长。微生物发酵法生成香兰素因其“天然”“环保”“反应条件温和”而备受青睐，但其代谢机理仍尚未透彻阐明。本项目目的是探讨链霉菌中阿魏酸生产香兰素的代谢机理。本项目从代谢途径，酶学机制和调控机制三个方面开展研究。本研究（1）代谢途径方面：成功克隆了链霉菌中阿魏酸生产香兰素相关基因，并推测了其代谢途径，即阿魏酸经依赖于CoA的脱乙酰反应生成香兰素。（2）酶学机制方面：对链霉菌中香兰素合成途径中两个关键基因fcs和ech进行了异源表达及功能验证，并初步研究了其酶学性质。（3）调控机制方面：正在尝试克隆链霉菌中阿魏酸生成香兰素代谢途径中的调控基因，并将进一步研究探索代谢过程中的调控机制。本研究不仅有助于深入理解阿魏酸生成香兰素的代谢机理，更为将来研发更高产的香兰素工业菌株提供理论依据。