7月19日，药学院浦香东副教授组联合中国医学科学院药用植物研究所宋经元研究员组，基于蛋白半理性设计筛选西红花苷生物合成限速酶GjCCD4a高效突变体，构建大肠杆菌工程菌株首次实现从葡萄糖至五种类型西红花苷的异源合成，研究成果以《Construction of a high-efficiency GjCCD4a mutant and its application for de novo biosynthesis of five crocins in Escherichia coli》为题发表于中科院一区期刊《International Journal of Biological Macromolecules》，安徽医科大学药学院硕士生李思齐、周泽为论文共同第一作者，安徽医科大学药学院浦香东副教授、中国医学科学院药用植物研究所宋经元研究员为共同通讯作者，我校药学院为第一完成单位。

西红花苷为名贵中药西红花的主要活性成分，在治疗神经退行性疾病及心脑血管疾病方面作用显著，但西红花苷资源匮乏、化学提取成本高、价格昂贵，极大限制了其药物开发及临床应用。西红花苷合成生物学研究在国际上备受关注，然而现有工程菌株产率较低，难以满足工业生产需求。鉴于此，研究团队推测参与西红花苷生物合成的类胡萝卜素裂解双加氧酶（CCD）催化效率低下严重限制了其下游产量，亟待开展创新性研究。该研究基于本草基因组学，采用“限速酶改造-多酶复合体构建-合成生物学生产”的策略开展研究，利用蛋白截短、蛋白建模、分子对接、关键氨基酸位点突变等研究，筛选得到催化活性较野生型GjCCD4a提升25.08倍的西红花苷生物合成限速酶突变体N212m。

进一步将筛选得到的高效突变体N212m以及其余10个西红花苷生物合成通路基因构建至大肠杆菌底盘细胞，结合体内自组装酶反应技术及工程菌株培养发酵条件优化等研究，实现由葡萄糖至五种类型西红花苷的从头合成，生产出的西红花苷最大产量在摇瓶水平超过每升10毫克。本研究涉及的西红花苷生物合成大肠杆菌工程菌株保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心（CGMCC），并已申请相关发明专利。该研究基于大肠杆菌底盘，首次实现廉价葡萄糖至五种珍稀西红花苷资源的生物合成，为西红花苷合成生物学高效生产研究提供重要参考。

该研究得到国家自然科学基金、安徽省自然科学基金、安徽省高校优秀青年基金、安徽医科大学人才启动基金等项目资助。 

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.133985