桦木酸是一种五环羽扇烷型三萜,是潜在的抗癌、抗肿瘤药物前体。植物中桦木酸含量低,远不能满足当前的研究需求。耶氏解脂酵母是一种产油酵母,能够积累大量储存疏水性化合物的脂质,为萜类化合物的合成提供充足前体。因此,耶氏解脂酵母是生产疏水性化合物的理想细胞工厂。然而,当前工程化微生物合成桦木酸和相关三萜研究的系统性相对不足,桦木酸和相关三萜化合物在微生物中的产量仍然很低。本研究采用多模块代谢策略系统性改造耶氏解脂酵母,使其具有外源桦木酸和相关三萜化合物合成能力,提高相应化合物产量。本研究将桦木酸生物合成路径分为四个模块,包括外源CYP/CPR模块、MVA模块、乙酰辅酶A合成模块和氧化还原辅因子供应模块。第一,本研究对五种植物源细胞色素P450单氧化酶(CYP)和NADPH依赖细胞色素P450还原酶(CPR)进行组合筛选,在25个CYP/CPR组合中获得两株桦木酸高产菌株。第二,本研究在筛选获得的高产菌株中过表达MVA模块中ERG1、ERG9和HMG1基因,上调MVA途径代谢流,显著提高菌株桦木酸产量至51.87±2.77 mg/L(YLJCC56)。同时,本研究得到了一株桦木酸产量最高的菌株(YLJCC56),其桦木酸产量达到了51.87±2.77mg/L。第三,引入外源NADPH合成酶或NADH合成酶,对氧化还原辅因子供应模块进行了改造;过表达乙酰辅酶A合成酶或增强β-氧化路径,对乙酰辅酶A合成模块进行了改造,进一步优化菌株的桦木酸产量或总三萜产量(桦木脑、桦木醛和桦木酸产量的总和)。第四,本研究对各模块进行组合优化,总三萜摇瓶发酵产量达到了204.89±11.56 mg/L(65.44%桦木脑、23.71%桦木酸和10.85%桦木醛)。本研究通过多模块策略系统性改造耶氏解脂酵母,打通三萜化合物桦木脑、桦木醛和桦木酸代谢路径,获得目前已报到的桦木酸和总三萜(桦木脑、桦木酸和桦木醛)最高产量。同时,本研究为P450酶在微生物中的异源表达和耶氏解脂酵母工程化改造生产三萜类化合物提供了参考。