近期，我校3044am永利集团3044noc康振教授团队在硫酸软骨素合成方面取得重要进展，研究成果“Biosynthesis of non-animal chondroitin sulfate from methanol using genetically engineeredPichia pastoris”以内封面文章形式发表于Green Chemistry(IF =/info/1021/ /10.182)（https://doi.org/10.1039/D1GC00260K），并被评为亮点文章。
硫酸软骨素（Chondroitin sulfate, CS）是一种广泛分布在软骨组织中的线性糖胺聚糖，由葡萄糖醛酸（GlcA）和N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）通过β(1→3)和β(1→4)糖苷键交替连接并经过一定磺酸化修饰而成。CS广泛应用于临床、医疗和营养保健等领域。然而，当前所有商业化的CS都是来自动物组织提取，这种生产模式存在许多问题，例如动物饲养周长、抗生素的使用、动物排泄物的污染、使用高温及酸碱提取以及产品存在潜在的致病因子等。
为了有效解决上述问题，康振教授团队开发了一条有前景的绿色路线，通过工程化的毕赤酵母，利用廉价的甲醇实现CS的从头合成。首先，通过代谢工程手段，将三个外源基因引入毕赤酵母，实现了软骨素（硫酸软骨素的前体）的合成，产量为5.5 mg/L。进一步通过密码子及基因组合优化，软骨素的产量提高了约35倍，达到189.8 mg/L。然后对6种Kozak序列和10种不同的内源启动子进行比较和分析，实现了软骨素-4-O-磺基转移酶在胞内的活性表达（41.3 U/L）。整合软骨素合成模块和磺酸化模块后，成功实现了硫酸软骨素的从头合成，产量为182.0 mg/L，磺酸化度为1.1%。进一步强化3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸（PAPS）合成途径，硫酸软骨素磺酸化度提高到2.8%。在3-L发酵罐分批补料培养中，CS最高产量达到2.1 g/L，硫酸化度达到4.0%。本研究为毕赤酵母细胞工厂代谢合成其他磺酸化产物奠定了基础。
图1期刊封面
图2微生物法与动物组织提取法的比较
图3毕赤酵母中硫酸软骨素合成示意图
图4 3-L发酵罐分批补料发酵合成硫酸软骨素
康振教授和李江华教授为论文通讯作者，2017级博士生金学荣和2018级博士生张维娇为论文共同第一作者。上述研究得到了江苏省杰出青年科学基金（BK20200025）、国家自然科学基金（32000058、31970085）、国家重点研发计划（2018YFA0901400）、关键技术资助江苏省研发计划（BE2019630），国家轻工技术与工程一流学科（LITE2018-16）的资助。
