让植物基因在酵母中更好协作，提升天然产物合成能力

植物次生代谢物具有重要的医药和农业价值，但其获取一直存在困难，目前几乎所有此类物质都依赖于直接从植物材料中提取。微生物生产作为一种有前景的替代方法应运而生，然而重构植物酶的功能，尤其是细胞色素P450（CYP）酶——植物次生代谢途径中的关键酶，仍是这些工程研究中的主要障碍。本研究聚焦于如何增强酵母中植物P450的功能，重点探索了一种植物膜蛋白AtMSBP1的作用。研究发现，AtMSBP1能够在工程酵母中广泛提升多种植物P450的功能。与在植物中的作用不同，AtMSBP1在酵母中发挥功能并不依赖于与P450或其电子传递伙伴（如细胞色素P450还原酶）的相互作用。具体而言，AtMSBP1通过调控跨细胞器通讯来支持P450的功能，涉及的细胞器不仅包括内质网，还包括线粒体和液泡。通过免疫沉淀-质谱分析发现，当酵母表达植物P450时，AtMSBP1的互作组显著丰富，包含大量来自内质网、线粒体和液泡的蛋白质。进一步研究表明，AtMSBP1与P450在酵母中共表达会引发内质网管状结构扩展、线粒体体积增大以及液泡分裂，这些形态变化有助于增强细胞器之间的通讯。此外，过表达与这些过程相关的酵母内源基因（如RTN1、AFG1、MGR3、VMA2等），即使在没有AtMSBP1的情况下，也能显著提高P450的效率，部分基因组合的效果甚至优于单独表达AtMSBP1。本研究强调了跨细胞器协调在支持P450功能中的关键作用，指出传统基于内质网的工程方法需要向调控跨细胞器相互作用和定制细胞微环境的方向转变，这为将酵母构建为广泛适用的植物次生代谢物生产宿主提供了新的策略和见解。