目前世界范圍內(nèi)使用最廣泛并且最有效的驅(qū)蚊劑是避蚊胺，但是由于一些蚊子種群對避蚊胺產(chǎn)生了抗藥性，所以找到合適的替代品迫在眉睫。

此前有研究顯示，讓貓“嗨”起來的貓薄荷能對昆蟲（特別是蚊子）產(chǎn)生強大的趨避作用，已被公認為是傳統(tǒng)合成化學(xué)殺蟲劑（DEET）的天然替代品。

貓薄荷里起到驅(qū)蚊作用的關(guān)鍵成分是荊芥內(nèi)酯，這是驅(qū)蚊的關(guān)鍵成分。

荊芥內(nèi)酯可對大約75%的貓產(chǎn)生特殊作用。貓對此物質(zhì)的反應(yīng)與基因有關(guān)，感知的位置為嗅上皮。對人類而言，荊芥內(nèi)酯具有許多較緩和的影響，可用作弱安眠藥、抗痙攣藥、退熱藥與抗細菌藥。

但是由于從貓薄荷中直接提取荊芥內(nèi)酯的效率和產(chǎn)量不足，導(dǎo)致它無法應(yīng)用于規(guī)模化生產(chǎn)。

多年來，科學(xué)家們致力于使用真核宿主釀酒酵母微生物合成荊芥內(nèi)酯，目前已實現(xiàn)采用基于酵母的全細胞生物催化，通過四步酶法從低成本前體生產(chǎn)半生物合成荊芥內(nèi)酯，隨后的因子設(shè)計和響應(yīng)面方法優(yōu)化方法使荊芥內(nèi)酯滴度增加了5.8倍， 達到153mg/L。

但這一技術(shù)的實現(xiàn)并不是一蹴而就的，其中也走了很多彎路。

來自康考迪亞大學(xué)的Vincent Martin團隊2016年左右基于當(dāng)時的酵母菌株生產(chǎn)出了11.4mg/L的前體香葉醇，在引入G10H后，該菌株成功地產(chǎn)生了5.3mg/L的10-羥基香葉醇，但是在表達10HGO和ISY后，GC-MS檢測不到香葉醇、10-羥基香葉醇、10-氧代香葉醇或荊芥內(nèi)酯醇，而是觀察到香茅醇和10-羥基香茅醇等分流產(chǎn)物的顯著峰。后來，發(fā)現(xiàn)ISY是一種將碳源通量轉(zhuǎn)移到分流產(chǎn)物的混雜酶。

隨后，來自加利福尼亞大學(xué)化學(xué)與生物分子工程系的John M. Billingsley團隊嘗試利用NEPS1環(huán)化酶/氧化酶從提供的底物8-羥基香葉醇中生產(chǎn)荊芥內(nèi)酯前體，而8-羥基香葉醇可以利用醋酸香葉酯輕松合成，從而提高了該生物過程的經(jīng)濟可行性。

在這項研究中，NEPS1用于使用全細胞生物催化在釀酒酵母中生產(chǎn)半生物合成荊芥內(nèi)酯，對生物轉(zhuǎn)化工藝參數(shù)進行了一次一個因素和多變量優(yōu)化;執(zhí)行RSM方法的預(yù)測導(dǎo)致產(chǎn)品滴度增加5.8倍。

在酵母中生產(chǎn)荊芥內(nèi)酯的策略。荊芥內(nèi)酯的生產(chǎn)需要NAD+依賴性香葉醇氧化還原酶（GOR）和NAD（P）H依賴性環(huán)烯醚萜合酶（ISY）的表達（圖A）。以前在野生型酵母菌株中表達GOR和ISY可以闡明兩條代謝途徑的終止，現(xiàn)在下游酶NEPS1可以通過立體選擇性環(huán)化和之后氧化來提供荊芥內(nèi)酯（圖A）。NEPS1將荊芥內(nèi)酯中不穩(wěn)定的半縮醛氧化為內(nèi)酯，提供更穩(wěn)定的最終產(chǎn)品，不易開環(huán)或差向異構(gòu)化，促進代謝物分析和生物催化劑產(chǎn)品的純化。MLS1啟動子和SPG5終止子被選擇用于協(xié)調(diào)基因表達，它們與驅(qū)動GOR和ISY表達的啟動子和終止子具有大致相同的誘導(dǎo)和表達譜，使用酵母同源重組方法將表達盒克隆到GOR和ISY下游，產(chǎn)生質(zhì)粒pJB133（圖B），并轉(zhuǎn)化酵母菌株YJB051，進行了標(biāo)準(zhǔn)的單次補料分批生物轉(zhuǎn)化，通過GC-MS觀察到荊芥內(nèi)酯的產(chǎn)量為26mg/L，對應(yīng)的產(chǎn)量為0.08（實際/理論）

不過他們還需要研究荊芥內(nèi)酯可以作為貓引誘劑的特點，以防我們帶著這種分子，雖然達到了驅(qū)蚊的效果，但是卻面臨著貓在追你的情形。 （綜合整理報道）（編輯/費勒萌）