近日，我校材料与化学化工学院王安明教授团队在萜类化合物高效生物合成领域取得系统性突破，围绕生物正交化学驱动的多酶有序组装策略，于《Bioresource Technology》及《Communications Chemistry》等国际生物工程与化学权威期刊连续发表多篇研究论文，从酶分子精准组装、底物通道构建到萜类产品模块化合成，建立了从基础机制到应用导向的完整知识链条，为体外合成生物学与绿色生物制造提供了新策略。

萜类化合物是自然界中数量最多、结构最丰富的天然产物家族，广泛用于抗肿瘤药物、香料及可再生燃料等领域。代表性萜类如β-榄香烯，具有广谱抗炎与抗癌活性且毒性低；β-法尼烯则是维生素E合成的重要可再生原料；紫杉二烯更是抗癌药物紫杉醇的关键前体。然而，传统植物提取受限于天然丰度低、含量波动大，化学合成则面临结构复杂、步骤冗长等瓶颈。微生物发酵虽被广泛研究，却常因代谢通路过长、中间产物毒性积累及碳流竞争而影响产量与细胞活力。受自然界“底物通道”效应启发——即代谢物在酶活性位点间直接传递而不扩散至体相溶液——王安明教授团队长期致力于体外多酶级联催化与生物正交精准组装研究。通过在酶蛋白末端定点引入SpyTag/SpyCatcher、SnoopTag/SnoopCatcher、DogTag/DogCatcher及KTag/QTag等正交配对模块，可在无需逐级纯化的条件下实现六种酶的“一锅法”有序自组装，形成空间邻近的级联催化复合物。该策略克服了传统戊二醛随机交联对活性中心的破坏问题，为高效、稳定、可回收的体外萜类合成提供了全新平台。

团队率先将MVA下游缩短途径的六种关键酶——甲羟戊酸激酶（MK）、磷酸甲羟戊酸激酶（PMK）、二磷酸甲羟戊酸脱羧酶（PMD）、异戊烯基焦磷酸异构酶（IDI）、法尼基焦磷酸合酶（ispA）及吉马烯A合酶（LTC2）——通过五种生物正交配对模块组装为有序交联六酶复合物（O-CHECs）。借助AlphaFold结构预测与多层荧光标记技术，证实了六酶从内至外的精确排布次序，为底物通道的建立提供了结构基础。以廉价甲羟戊酸为底物，该O-CHECs体系催化合成β-榄香烯的产量达160.08 mg/L，较游离酶混合体系提升5.81倍，较随机交联体系提升6.26倍，且经6次循环回收后仍保留约70%初始活性，展示了优异的操作稳定性与重复使用性（Communications Chemistry 2026, DOI: 10.1038/s42004-026-02135-y）。

为进一步验证策略的模块化通用性，团队将末端合酶替换为β-法尼烯合成酶（FS），构建了面向β-法尼烯的六酶有序交联复合物（O-CLEs）。经反应条件系统优化，O-CLEs催化β-法尼烯产量达49.08 ± 1.91 mg/L，较野生型游离酶提升1.39倍，较随机交联体系提升3.03倍，且同样表现出优异的循环稳定性（6次循环后保留62 ± 9%初始活性）。更重要的是，团队进一步将ispA与FS分别替换为香叶基香叶基焦磷酸合酶（GGPPS）与紫杉二烯合酶（TXS），成功将体系转向紫杉二烯的生物合成。该模块化设计证明，仅需更换下游末端酶即可实现不同萜类产物的定向合成，展示了“即插即用”的通用平台潜力（Bioresource Technology 2026, 459, 135232）。

两篇论文的第一作者分别为药学院硕士研究生李宓君（Communications Chemistry）与材化学院硕士研究生聂超悦（Bioresource Technology），通讯作者为叶向阳教授及王安明教授。研究工作得到了国家自然科学基金和浙江省自然科学基金等资助。