作者：徐名强、蔡孟浩 摄影：徐名强
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蔡孟浩教授和药美高梅官方赌场杨弋教授、陈显军教授合作，在共诱导型酵母-细菌菌群设计及其接力合成复杂活性分子方面取得新进展，为跨菌种人工菌群设计与调控提供了新思路。相关成果以“Synthetic yeast-bacterium consortium enables co-inducible relayed synthesis of chemicals”为题，在线发表于《代谢工程》期刊 (Metabolic Engineering)。
当前，单一菌种生物合成常受限于外源元件不适配、内源反馈抑制和代谢负担等问题，难以满足多样化功能需求。合成菌群通过分工合作可突破该瓶颈，但多数人工菌群依赖工程化种间互作维持稳定，构建难度大，尤其真核-原核共培养体系因生理代谢差异显著，稳定调控尤为困难。为此，研究团队选用工业常用的巴斯德毕赤酵母（真核）和大肠杆菌（原核），发现二者在宽泛培养条件下的共生长特性，证实其具有天然稳定共存能力，探究菌群共生长调节规律，证明初始接种比例和培养温度可高效、灵活调节菌群组成。
为实现菌群成员功能模块的协同调控，团队分别在酵母和大肠杆菌中构建低葡萄糖响应型与蓝光响应型诱导表达系统，从而建立基于单一化学信号（葡萄糖）或单一物理信号（蓝光）的共诱导体系。两种策略均能以单一信号同步激活两类菌种的目标基因表达，避免了多信号引入的复杂性和干扰。
以聚酮药物辛伐他汀为报告分子，研究团队根据途径酶特性和宿主适配性，将合成途径模块化分配至酵母和细菌：上游酵母负责前体合成，下游大肠杆菌完成后续修饰。通过组学分析挖掘并失活侧链关键降解基因，减少酰基供体损耗。最终，在低葡萄糖或蓝光共诱导下，菌群以“酵母→细菌”的接力顺序，从简单碳源合成辛伐他汀，产量达26.2 mg/L。其中蓝光诱导因采用物理信号，可避免低葡萄糖的代谢与诱导交互干扰，更具拓展潜力。
团队进一步将其用于黄酮类平台分子(2S)-柚皮素的从头合成。同样基于酶特性与宿主适配性进行模块化分配，但合成顺序调整为“细菌→酵母”，并引入高活性催化酶、阻断副产物分支途径等改造。在蓝光共诱导下，菌群成功合成165.6 mg/L (2S)-柚皮素。
该研究系统总结了毕赤酵母-大肠杆菌菌群接力合成的效能规律与优化策略，提供了基于单一信号共诱导的跨菌种底盘系统，证明通过合理分配合成途径和调节培养条件，可实现真核-原核菌群的稳定共存与精准调控，也为其他复杂天然产物的菌群接力合成提供了参考。
论文第一作者为博士生徐名强，通讯作者为蔡孟浩教授和杨弋教授，研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和上海市探索者计划资助。感谢中国科美高梅官方赌场分子植物科学卓越创新中心王勇研究员对本工作的支持。
原文链接：DOI: 10.1016/j.ymben.2026.102507。