近日，我校赵明老师与华东理工大学王风清教授、上海健康医学院熊亮斌副教授合作，通过合成生物学技术，在链霉菌中引入天然染料靛蓝的生物合成途径，并通过生物元器件优化和发酵调控，实现靛蓝的高水平生产。相关成果以“Establishment of an Efficient Expression and Regulation System in Streptomyces for Economical and High-Level Production of the Natural Blue Pigment Indigoidine”为题发表在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（中科院一区，TOP期刊）上，并被合成生物产业机构生辉SynBio报道（https://mp.weixin.qq.com/s/-9H8mVWZdVZhidfSbGdNRA）。 为该论文第一单位，生物与食品工程学院赵明老师为论文第一作者。

靛蓝是目前人类所知最古老的色素之一，也是应用于纺织印染行业最古老的染料之一。在历史的长河中，靛蓝的生产方式从古代的植物浸泡到近现代的化学合成，并逐步进入生物合成时期。靛蓝主要由L-谷氨酰胺经靛蓝合成酶缩合反应合成，靛蓝合成酶 IndC 大部分来源于链霉菌属。然而，链霉菌代谢开关在不同代谢阶段存在时空差异，因此全面优化其生产力是一个挑战，这使得链霉菌难以生产低附加值的大宗化学品。因此，大部分研究人员选择在异源宿主如大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌等中过表达 IndC，以实现靛蓝的高水平生产。

在这项研究中，研究人员通过外源启动子元器件挖掘，优化σ^hrdB 在不同代谢阶段过表达，从而实现对靛蓝合成路径持续强化调控。结果发现，工程菌株在初级代谢阶段的靛蓝产量显著提升，并在次生代谢阶段持续高水平生产靛蓝。最终，通过放大发酵优化，靛蓝产量在发酵罐中达到46.27 g/L，达到了微生物合成靛蓝的最高水平，为链霉菌细胞工厂生产靛蓝的工业化应用奠定了基础。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.3c05696

（文/图：赵明；审核：葛飞；编辑：潘真清）