来源：Front Plant Sci | 编译：DNA Lab Space
木脂素（lignan）是一类由苯丙烷类前体氧化偶联形成的植物次生代谢物，其衍生物如鬼臼毒素是临床重要的抗肿瘤药物前体。然而，木脂素在天然植物中含量极低，且资源植物濒临枯竭，制约了可持续供给。Choi等人在《Frontiers in Plant Science》发表综述，系统整合了木脂素生物合成途径的分子机制与代谢工程进展，提出了从前体供应、立体调控到产物储存的层层优化策略，为植物底盘高效生产木脂素绘制了技术路线图。
研究背景
木脂素广泛存在于裸子植物和被子植物中，以松柏醇、芥子醇等苯丙烷类单体为原料，经氧化偶联形成二聚体骨架，并进一步通过羟基化、甲氧基化、亚甲二氧桥形成、糖基化等修饰生成结构多样的衍生物。其中，鬼臼毒素类木脂素凭借显著的抗肿瘤活性脱颖而出，依托泊苷和替尼泊苷等半合成药物已被广泛应用于肺癌、睾丸癌和淋巴瘤等恶性肿瘤的临床治疗。然而，鬼臼毒素的主要天然来源——桃儿七、八角莲等植物不仅生长缓慢，而且有效成分在植株中的积累量通常仅为干重的0.1%～1%，远不能满足工业化生产需求。传统采收模式对野生资源造成了严重破坏，而化学全合成路线因步骤繁多、立体选择性控制困难难以实现经济可行的规模化生产。因此，利用代谢工程手段重构植物内源代谢网络，提高木脂素合成通量，成为该领域最具前景的替代路径。近十余年来，木脂素生物合成相关的关键酶和调控基因被不断鉴定，但复杂的立体化学调控、多步P450催化以及产物区室化等瓶颈仍然存在。如何将分散的分子元件整合为高效的工程模块，是该综述希望回答的核心问题。
研究方法
该论文采用文献系统分析与代谢途径重构相结合的方法，对近年来木脂素合成生物学研究进行了全面梳理。作者首先构建了从苯丙氨酸到目标木脂素的完整代谢框架，并将其拆解为四个递进模块：上游苯丙烷通用途径、松柏醇供应模块、立体特异性偶联模块以及后修饰与转运模块。针对每个模块，论文详细剖析了核心酶及其催化机制，包括苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟化酶（C4H）、4-香豆酸-CoA连接