猫薄荷可通过生物工程「酿造」实现规模生产产能达到一百五十三毫克/升

目前世界范围内使用最广泛并且最有效的驱蚊剂是避蚊胺，但是由于一些蚊子种群对避蚊胺产生了抗药性，所以找到合适的替代品迫在眉睫。

此前有研究显示，让猫“嗨”起来的猫薄荷能对昆虫（特别是蚊子）产生强大的趋避作用，已被公认为是传统合成化学杀虫剂（DEET）的天然替代品。

猫薄荷里起到驱蚊作用的关键成分是荆芥内酯，这是驱蚊的关键成分。

荆芥内酯可对大约75%的猫产生特殊作用。猫对此物质的反应与基因有关，感知的位置为嗅上皮。对人类而言，荆芥内酯具有许多较缓和的影响，可用作弱安眠药、抗痉挛药、退热药与抗细菌药。

但是由于从猫薄荷中直接提取荆芥内酯的效率和产量不足，导致它无法应用于规模化生产。

多年来，科学家们致力于使用真核宿主酿酒酵母微生物合成荆芥内酯，目前已实现采用基于酵母的全细胞生物催化，通过四步酶法从低成本前体生产半生物合成荆芥内酯，随后的因子设计和响应面方法优化方法使荆芥内酯滴度增加了5.8倍， 达到153mg/L。

但这一技术的实现并不是一蹴而就的，其中也走了很多弯路。

来自康考迪亚大学的Vincent Martin团队2016年左右基于当时的酵母菌株生产出了11.4mg/L的前体香叶醇，在引入G10H后，该菌株成功地产生了5.3mg/L的10-羟基香叶醇，但是在表达10HGO和ISY后，GC-MS检测不到香叶醇、10-羟基香叶醇、10-氧代香叶醇或荆芥内酯醇，而是观察到香茅醇和10-羟基香茅醇等分流产物的显着峰。后来，发现ISY是一种将碳源通量转移到分流产物的混杂酶。

随后，来自加利福尼亚大学化学与生物分子工程系的John M. Billingsley团队尝试利用NEPS1环化酶/氧化酶从提供的底物8-羟基香叶醇中生产荆芥内酯前体，而8-羟基香叶醇可以利用醋酸香叶酯轻松合成，从而提高了该生物过程的经济可行性。

在这项研究中，NEPS1用于使用全细胞生物催化在酿酒酵母中生产半生物合成荆芥内酯，对生物转化工艺参数进行了一次一个因素和多变量优化;执行RSM方法的预测导致产品滴度增加5.8倍。

在酵母中生產荆芥内酯的策略。荆芥内酯的生产需要NAD+依赖性香叶醇氧化还原酶（GOR）和NAD（P）H依赖性环烯醚萜合酶（ISY）的表达（图A）。以前在野生型酵母菌株中表达GOR和ISY可以阐明两条代谢途径的终止，现在下游酶NEPS1可以通过立体选择性环化和之后氧化来提供荆芥内酯（图A）。NEPS1将荆芥内酯中不稳定的半缩醛氧化为内酯，提供更稳定的最终产品，不易开环或差向异构化，促进代谢物分析和生物催化剂产品的纯化。MLS1启动子和SPG5终止子被选择用于协调基因表达，它们与驱动GOR和ISY表达的启动子和终止子具有大致相同的诱导和表达谱，使用酵母同源重组方法将表达盒克隆到GOR和ISY下游，产生质粒pJB133（图B），并转化酵母菌株YJB051，进行了标准的单次补料分批生物转化，通过GC-MS观察到荆芥内酯的产量为26mg/L，对应的产量为0.08（实际/理论）

不过他们还需要研究荆芥内酯可以作为猫引诱剂的特点，以防我们带着这种分子，虽然达到了驱蚊的效果，但是却面临着猫在追你的情形。 （综合整理报道）（编辑/费勒萌）