芳香族氨基酸及其衍生物的生物合成途径具有十分重要的作用。生物体借助该途径可生产大量活性化合物，如生物醇、黄酮、生物碱等。ARO10是酵母中的苯丙酮酸脱羧酶，可催化2-酮酸脱羧生成醛，在酵母内芳香族氨基酸衍生物的合成中起关键作用。然而，其杂泛的底物特异性阻碍了酵母内相关下游产物的高效合成。因此，本研究通过“设计-构建-测试-学习” (Design-Build-Test-Learn, DBTL)循环分别构建了对4-羟基苯丙酮酸、苯丙酮酸和吲哚-3-丙酮酸具有特异性的ARO10突变体（左图），并通过体外酶活性及动力学参数测定结合分子动力学模拟探索了影响底物特异性的催化机制（中图）。结合进一步代谢工程改造，应用以上突变体的工程菌株在5 L发酵罐中经分批补料发酵可高产三种生物醇（右图），其滴度分别为11.08 g/L（酪醇）、2.77 g/L（2-苯乙醇）和1.21 g/L（色醇），是迄今为止在酵母中从头合成这三种产物的报道最高值。本研究揭示了通过改造生物合成途径中杂泛酶的底物特异性以实现可持续合成下游衍生物（如酪醇下游去甲乌药碱等生物碱）的潜力。相关成果发表在Metabolic Engineering，文章题目为Engineering Phenylpyruvate Decarboxylase for Controlled Biosynthesis of Aromatic Amino Acid Derivatives。

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本文第一作者为课题组2021级博士生李建及中国科学院天津工业生物研究所博士后张士清，通讯作者为天津大学罗云孜教授和中国科学院天津工业生物研究所盛翔研究员。同时，本课题组已出站博士后刘化一，博士生黄超群、马赫，硕士生李泓昊、戴霄然及本科生齐琪也参与了本工作。

祝贺以上同学！！！