北卡罗莱纳州立大学的研究人员已经开发出一种人工酶促途径，用于在大肠杆菌中合成类异戊二烯或萜烯。这种更短，更有效，更具成本效益和可自定义的途径将大肠杆菌转变为可生产萜烯的工厂，该萜烯可用于从抗癌药物到生物燃料的各种产品。

萜烯是一大类天然分子，可用于制药，化妆品，食品和生物燃料等行业。在自然界中，萜烯存在于植物和微生物中。例如，番茄红素-一种可使番茄变色的萜烯。

由于直接从天然来源中提取这些分子是不切实际的，因此科学家可以利用生物合成方法来生产它们。然而，传统上证明生物合成萜烯具有挑战性。

“萜烯很难生物合成，因为自然界制造这些分子的基本方法冗长，复杂且涉及难以工程化的酶，”北卡罗莱纳州立大学化学副教授加文·威廉姆斯(Gavin Williams)说。工作。“这些困难反过来使工程微生物难以大量生产这些分子。”

威廉姆斯(Williams)与大肠杆菌合作，将酶促途径插入细菌中，从而将细菌转化为微小的分子生产工厂。与前博士学位威廉姆斯(Sean Lund)和目前的研究生瑞秋(Rachael Hall)学生设计了一种人工合成萜烯的途径，该途径仅利用两种酶，而不是天然途径中的六种或七种酶。

威廉姆斯说：“自然界大约使用两种途径合成萜烯，每种途径都包含六到七个酶。”“我们创造了第三条途径-一种捷径-含有两种天然存在的酶，但通常不参与该途径。”

威廉姆斯和他的团队使用的一种关键酶-酸性磷酸酶(PhoN)-通常会去除磷酸盐。但是在人工途径中，这种酶巧妙地进行了逆反应。威廉姆斯说：“由于它的混杂特性，PhoN在这里特别有用。”酶的滥交意味着它们可以对许多不同的分子进行相同的转化。”

该团队设计了大肠杆菌，以简化的途径生产了几种不同的萜烯，包括番茄红素。他们发现，新途径与目前使用的更长，更难以设计的途径一样具有生产力。

威廉姆斯说：“这种简单的原型路径和应变与在制造目标分子中经过广泛工程改造的路径和应变一样有效。”“而且由于该路径是混杂的，因此可以自定义。”

研究人员的下一步包括使用该途径制备对自然界来说很新的萜烯，以用于使用现有方法生产成本过高的化合物。