红景天苷✿★★，一种天然植物提取物✿★★，以其独特的生物活性而备受关注偏爱至上✿★★。作为“植物界的超级分子”凯发k8娱乐✿★★，它不仅具有抗疲劳✿★★、抗衰老的作用✿★★，还能在抗炎✿★★、抗肿瘤和保护心血管系统等方面展现强大的潜力凯发k8娱乐✿★★。红景天苷广泛应用于食品✿★★、保健品✿★★、化妆品和药物领域✿★★，市场需求日益增长✿★★。

　　然而✿★★，红景天苷的主要生产方式——从红景天等植物中提取✿★★，受限于植物的生长周期✿★★、资源稀缺性以及提取效率偏爱至上✿★★，难以满足庞大的市场需求✿★★。化学合成虽然能绕过原料问题✿★★，但成本高凯发k8娱乐✿★★、步骤繁琐✿★★，且往往伴随有害废弃物的产生✿★★。因此✿★★，科学家们将目光转向了更绿色✿★★、更高效的微生物发酵技术✿★★，希望通过改造微生物✿★★，构建从简单原料到目标分子的一体化合成路线✿★★。

　　研究人员通过改造大肠杆菌✿★★，使其能够从头合成红景天苷✿★★，并成功将产量提升至 16.8 g/L✿★★，显著超越传统方法的水平✿★★。这一研究成果不仅为红景天苷的工业化生产铺平了道路✿★★，也为其他天然产物的生物合成提供了宝贵的经验✿★★。

　　第一步是建立酪醇（红景天苷前体）的合成通路✿★★，研究团队从酿酒酵母中引入了两种酶——ARO10（苯丙酮酸脱羧酶）和 ADH6（醇脱氢酶）✿★★，使大肠杆菌能够将葡萄糖分解代谢为酪醇✿★★。这一步使大肠杆菌具备了自主生产酪醇的能力✿★★。通过敲除部分基因（如 tyrR偏爱至上✿★★、pheA）✿★★，减少了代谢流向其他旁路的分流✿★★，提高了酪醇的产量✿★★。并引入关键酶天生赢家·一触即发✿★★，✿★★，如 aroGfbr✿★★、tyrC✿★★，进一步加强酪醇的合成能力✿★★。最终获得的改良菌株在 72 小时内生产出 3.0 g/L 的酪醇✿★★。

　　然而✿★★，团队发现化学合成✿★★！✿★★，高浓度的酪醇对细胞生长有显著抑制作用✿★★，导致菌体增殖受限✿★★。于是为了克服酪醇的毒性✿★★，研究团队采用了一种独特的策略——适应性进化✿★★，即通过实验室模拟环境压力✿★★，筛选出具有耐受性的菌株凯发k8娱乐✿★★。将改良菌株暴露在逐步增加的酪醇浓度中✿★★，并结合大气压室温等离子体诱变（ARTP）技术加速菌株变异✿★★。最终✿★★，在多个突变菌株中✿★★，筛选出一株酪醇耐受性提高 10% 的菌株（LC10）✿★★。这一菌株在酪醇产量提高至 3.3 g/L 的同时✿★★，保持了良好的细胞生长状态✿★★，为下一步的红景天苷合成奠定了基础✿★★。

　　红景天苷的核心在于酪醇分子上的糖基化反应✿★★。为此✿★★，研究团队引入了关键植物酶 AtUGT85A1（葡萄糖基转移酶）偏爱至上✿★★，使大肠杆菌具备了合成红景天苷的能力✿★★。通过引入植物酶 AtUGT85A1偏爱至上✿★★，并同时过表达大肠杆菌自身的 pgm 和 galU 基因（分别编码磷酸葡萄糖变位酶和 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶）✿★★，显著提高了糖基化反应所需的原料供应✿★★。但是✿★★，最初的糖基化效率仍较低✿★★，主要表现为大量未糖基化的酪醇残留✿★★。因此基于酶的三维结构预测凯发k8天生赢家一触即发官网✿★★，✿★★，团队对AtUGT85A1酶进行定点突变✿★★，筛选出一个突变体（AtUGT85A1A21G）✿★★。这一突变体的糖基化效率比野生型提高了 31.2%✿★★，显著减少了未反应的酪醇积累✿★★。在实验室水平验证成功后✿★★，团队进一步扩大生产规模✿★★，在 5L 生物反应器中测试新菌株的工业化潜力✿★★。通过调节溶氧水平（从 30% 提高到 40%）✿★★，菌体生长和葡萄糖消耗效率显著提高✿★★。红景天苷的产量最终达到 16.8 g/L✿★★，是目前报道的最高水平✿★★。

　　图 5L 生物反应器中表达变异型 UGT85A1A21G 的 W13 菌株在 30% 和40% DO 下红景天苷的产量✿★★。（来源✿★★：上述论文）

　　这项研究通过微生物发酵替代植物提取和化学合成✿★★，不仅显著提升了效率✿★★，还减少了环境影响✿★★，顺应了现代工业向绿色化发展的趋势✿★★。同时✿★★，也为其他天然产物（如抗生素✿★★、药物分子）的微生物合成提供了有益参考✿★★。关键思路如适应性进化和酶的半理性设计凯发k8娱乐✿★★，可以广泛应用于多种分子生产中✿★★。

　　周景文团队的工作不仅为红景天苷产业化生产奠定了基础✿★★，更展示了中国科学家在生物技术领域的创新能力和全球视野✿★★。可以预见✿★★，随着这一研究的深入✿★★，不仅红景天苷的市场供应将更加充足✿★★，其技术路线也将为更多天然化合物的绿色合成打开新的大门凯发k8娱乐✿★★。