羟基脂肪酸是一类结构上含有羟基和羧基的化学分子,具有较好的反应性、稳定性和黏性,广泛应用于食品、化妆品和药物领域。ω-羟基脂肪酸是指羟基位于脂酰链的末端,这类羟基脂肪酸具有特殊性能,被用于生产优良的绿色合成纤维、抗菌剂和药物中间体。由于羟基的位置固定,化学合成法难以实现。生物合成具有专一性的特点,可以实现特异性羟基脂肪酸的合成。合成生物学是近年来的主流方向,通过构建基因工程菌来实现ω-羟基脂肪酸的合成将成为可能。本文选取酿酒酵母为底盘合成长链ω-羟基脂肪酸,并优化代谢途径和发酵条件来实现长链ω-羟基脂肪酸的高产。首先,以酿酒酵母BY4741为出发菌株,敲除β-氧化中的关键基因,包括酰基辅酶A氧化酶基因POX1,酰基辅酶A活化酶基因FAA1和FAA4,实现游离脂肪酸的积累。其次,导入细胞色素P450氧化酶Sb CYP52M1以及不同来源的细胞色素P450还原酶At CPR1和Sb CPR,实现脂肪酸的羟基化,结果表明CYP52M1-At CPR1系统具有更高的催化效率。为了提高P450酶的电子传递效率,构建了Sb CYP52M1-linker-At CPR1融合系统,发酵后ω-羟基脂肪酸的产量达148.7 mg/L,最后,敲除磷脂酸磷酸酶基因PAH1,增大Sb CYP52M1酶的表达量,敲除脂肪醛脱氢酶基因HFD1和脂肪醇脱氢酶基因ADH5,探索长链ω-羟基脂肪酸的生产水平。本文构建的酿酒酵母工程菌以葡萄糖为碳源,合成特定链长的ω-羟基脂肪酸。在5-L发酵罐上补料发酵,产量达347 mg/L。本文阐释了一项仅以廉价碳源葡萄糖为底物,无需额外添加脂肪酸便可在酿酒酵母中合成ω-羟基脂肪酸的策略,且产量为目前报道的最高产量。