2018年11月22日，代谢工程领域顶级期刊《代谢工程》(Metabolic Engineering)在线发表我院邓子新院士团队刘天罡教授课题组的最新研究成果，题为《联合脂质工程和系统代谢工程在酿酒酵母中高产番茄红素》(Lipid engineering combined with systematic metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for high-yield production of lycopene)。这是该课题组在代谢工程领域及合成生物学领域助力生物产业的又一突破性成果。该研究工作第一作者为马田博士，刘天罡教授为论文通讯作者。

脂溶性产物作为天然产物的一个大类，在药物、燃料、香料等方面应用非常广泛。然而，大部分细胞对脂溶性产物的承载能力十分有限，有一些产物还具有细胞毒性，这导致了微生物的高效合成受到限制。番茄红素作为一个代表产物，其细胞高产能力就因此受到很大限制。番茄红素作为一种出色的抗氧化剂，具有强有力的消除自由基能力，它还具有预防癌症、预防心血管疾病、抗衰老、抗紫外线等多重功效，在食品、化妆品以及医药领域具有重要用途。该研究工作首先通过代谢工程手段异源合成番茄红素，调整基因表达，优化目标通路及旁支代谢，平衡辅因子等实现番茄红素在酿酒酵母中的初步高产。为了提高酵母细胞对于番茄红素的承载能力，作者重点提高胞内脂滴的主要成份--甘油三酯的代谢流，并以番茄红素多双键的特点，调控脂质合成中不饱和脂肪酸的含量，调控脂滴的大小，从而提高细胞对其的承载能力实现了番茄红素在胞内的高含量存储和番茄红素的高产。

利用代谢工程和合成生物学技术可以用于改变天然产物的生产方式，不仅可以改变目前占用大量耕地种植番茄并进行提取的生产方式，也可以解决目前化学合成中产物纯度不够，工艺过于复杂的弊端。另外，目前的酿酒酵母底盘和工作基础可以快速拓展到其他类胡萝卜素化合物的高产。该工作的另一个重要意义在于，通过在非高油脂底盘细胞中适当增加脂质含量能够提升细胞耐受脂溶性产物能力，该研究所采用思路，为酿酒酵母以及非油脂底盘细胞提供工程优化的参考依据。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S109671761830288X