维生素A作为人体必需的核心营养素，不仅支撑着视力健康、免疫调节等关键生理功能，更以卓越的抗氧化性能成为抗衰老化妆品的重要原料。随着全球对可持续发展理念的日益重视，传统化学合成维生素A的方法因工艺复杂、产率低、条件苛刻且成本高等缺点，难以满足绿色制造的需求。随着合成生物学技术的突破，利用微生物细胞工厂实现维生素A的绿色生物制造成为研究热点。

【SynBioCon】获悉，近日，BioDesign Research在线发表了浙江大学于洪巍/叶丽丹团队题为Enhanced vitamin A production by engineering transporters, ATP and precursor supply的研究论文，通过系统性改造酿酒酵母的转运系统、能量代谢和前体供应网络，将维生素A生物合成的产量推至新高度。

维生素A的疏水性导致其容易在细胞内积累，增加代谢负担，影响产物合成效率。尽管原位萃取技术能在一定程度上促进产物分泌，但在高密度发酵过程中，仍有约17~20%的视黄醇未能被萃取到有机相中。而在视黄酸生产中，关键前体视黄醛还可能被萃取剂带走，从而限制了产量的进一步提升。

针对这些难题，研究团队创新性地引入了转运工程策略。通过分子虚拟对接等手段，研究人员从ABC转运蛋白超家族中筛选出PDR家族蛋白，分别鉴定出能促进视黄醇（Pdr3p、Pdr10p、Snq2p）、视黄醛（Pdr3p、Pdr10p、Snq2p）和视黄酸（Pdr8p、Pdr11p、Pdr12p、Pdr18p、Aus1p）合成与分泌的关键转运蛋白或转录因子。

在转运工程的基础上，研究团队进一步优化了酿酒酵母的能量代谢系统。通过过表达FZO1和MGM1促进线粒体融合，并引入透明颤菌血红蛋白Vgb，显著改善了细胞对氧的获取效率，提升胞内ATP水平，增强细胞能量供应，进一步增强了转运工程的效果。结合转运工程与能量代谢增强后，研究者还对菌株的前体乙酰辅酶A供应进行了强化，解除前体不足带来的产量瓶颈。这种多维工程化改造策略的协同作用，最终使改造后的酿酒酵母工程菌株取得了显著突破。

经转运工程改造后，菌株视黄醛产量达638.12 mg/L，胞外比例高达98.7%；视黄酸产量达106.75 mg/L，两者均为目前报道的最高摇瓶产量。此外，综合转运工程、能量代谢调控及前体供应增强等多维工程化改造策略获得的酿酒酵母工程菌株以20 g/L葡萄糖为碳源，视黄醇产量达727.30 mg/L，碳转化率达到7.62%，高于此前报道的最佳菌株。

促进维生素A合成的转运工程和ATP供应强化策略

这项研究不仅为维生素A的高效生物合成提供了新思路，也为其他高值脂溶性产物的绿色制造提供了可借鉴的工程化范式。随着合成生物学技术的不断发展，微生物细胞工厂有望成为未来生物制造的主力军，为人类健康和可持续发展贡献力量。

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