在国家重点研发计划（2019YFA0905300）和国家自然科学基金（22078126）项目的资助下，史劲松教授团队李会教授在《Chemical Engineering Journal》期刊上发表了一项题为“Rewiring metabolism and restoring sterol homeostasis for overproduction of campesterol inSaccharomyces cerevisiae”的研究成果。该研究为甾体类化合物的从头生物合成提供平台菌株，并进一步促进甾体化合物的绿色生物制造。江南大学生物工程学院20级博士生刘伟为文章第一作者，Mattheos A.G. Koffas教授和李会教授为通讯作者。

菜油甾醇作为一种植物源甾醇，因其在降低胆固醇、抗氧化及抗炎等方面的生物活性，在功能性食品和医药领域备受关注。菜油甾醇也可作为甾体激素类药物的关键合成前体，在药物合成领域具有广泛的应用前景。传统的制备方法主要是依赖植物提取法，但受限于原料来源、提取效率及环境成本等因素制约，难以满足市场的需求。近年来，基于酿酒酵母的合成生物学策略为实现菜油甾醇的高效生物合成提供了新思路，该方法利用简单碳源葡萄糖等为底物从头生物合成菜油甾醇，具有绿色、可持续发展的优势。

该文章以酿酒酵母CEN.PK2-1C为底盘，筛选了7-脱氢胆固醇还原酶的最佳候选基因，并对半乳糖诱导表达系统进行了优化，同时敲除内源ERG5基因阻断麦角固醇竞争途径，成功构建了菜油甾醇从头合成的工程菌株，菜油甾醇的产量达40.6 mg/L。通过结合组成型和诱导型启动子，成功重建了前角鲨烯模块和后角鲨烯模块，从而实现了菜油甾醇的两阶段生产方法，并有效减少了中间副产物的积累，将菜油甾醇的产量提升至510.1 mg/L。进一步通过强化内源丙酮酸旁路途径、构建人工途径、减弱竞争途径等，多策略协同增强乙酰辅酶A供应，使菜油甾醇的产量提升至749.5 mg/L。通过工程化脂滴（LD）生物合成和调节甾醇的酯化和水解来恢复甾醇稳态。最后，工程菌株在5 L发酵罐中高密度发酵中实现了5884.0 mg/L的菜油甾醇产量，为目前已报道的最高水平。该研究为菜油甾醇的高效生物合成提供了理论参考和技术支持。

图形摘要

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.163686