近年来基于生物法生产聚合物分子受到人们的广泛关注，其中以芳香基团为合成单元的高聚物具有疏水、耐火等优点，而芳香醛作为一种很重要的单体物质，其生产主要是基于石化原料的高耗能化学法。利用微生物细胞工厂生物转化制备香草醛前人已有很多报道，但是产生的香草醛往往被生物体广泛存在的醇脱氢酶还原为香草醇，造成产物产量下降。敲除宿主内源醇脱氢酶可以一定程度提高香草醛产量，但是难点在于鉴定并敲除所有的醇脱氢酶。

上海交通大学陶飞许平团队近日在德国应化杂志撰文，阐述了一种新型的基于温度调控的、全细胞催化方式制备芳香醛或芳香醇的方法。已知生物体内以阿魏酸为底物合成香草醛的反应经由阿魏酰辅酶A合酶（Fcs）和烯酰辅酶A水合酶（Ech）催化而成。香草醛还可能被香草醇脱氢酶（Vdh）催化为香草醇。通常微生物来源的Fcs、Ech和Vdh都是在常温下（30℃）工作，如果能够找到在高温（50℃）下依然保持活力的Fcs和Ech，那么就可以在50℃条件下反应制备香草醛，同时由于Vdh在50℃下基本丧失活力，避免了香草醛到香草醇的损耗。

图1 阿魏酸到香草醛反应路线

基于以上思路，研究人员首先从能在高温时高效降解阿魏酸的嗜热放线菌Amycolatopsis thermoflava N1165中鉴定得到AtFcs和AtEch并对二者进行表征。体外酶活实验表明AtFcs最适温度是25℃但表达在宿主体内时50℃仍保持很高活力，AtEch在50℃也有活力。接下来对两个基因进行密码子优化并在大肠杆菌体内表达，以5mM阿魏酸为底物，30℃时，99.2%产物是香草醇，而在50℃时，接近80 %的产物都是香草醛，说明通过调节温度这种简单的方式，就可以实现产香草醛或香草酸。

图2 温度调节产香草醛或醇

最后研究人员还测试了该方法除阿魏酸之外的底物谱，包括同属木质素来源的肉桂酸及其衍生物3-羟基肉桂酸、对香豆酸、咖啡酸和4-甲氧基肉桂酸。发现和阿魏酸一样，在30℃时，产物几乎全是醇形式，50℃时，醛形式占据主要，说明该方法也适用其它底物。

该研究不用敲除宿主内源的ADHs，利用筛选到的耐高温AtFcs和AtEch，通过简单温度调节方式，即可实现全细胞催化高效制备芳香醛或芳香醇。