代谢工程改造大肠杆菌生产戊二酸

作者：张芝兰; 高聪; 郭亮; 陈修来; 魏婉清; 吴静; 宋伟; 刘立明^*

来源：过程工程学报, 2023, 23(09): 1340-1350.

• 戊二酸
• 新路径
• 蛋白质改造
• 核糖体结合位点(RBS)调控

戊二酸是一种重要的中间体，在化工、农业和医药等领域有着广泛的用途。目前，戊二酸的生物合成途径存在合成路径冗长、辅因子消耗多和产物得率低等问题。为开发高效的戊二酸合成方法，将酶工程与代谢工程相结合，构建了一条以葡萄糖为底物生产戊二酸的新途径。首先，通过数据库挖掘设计了一条由赖氨酸α氧化酶(LO)、单胺氧化酶(MAO)、α-酮酸脱羧酶(KDC)和醛脱氢酶(ALDH)组成的新型催化途径，引入赖氨酸生产菌株Escherichia coli (E. coli) CCTCC M2019435后实现了戊二酸的从头合成；为进一步提高该路径的合成效率，针对路径的限速酶Kp ALDH进行理性分析和蛋白质改造，使酶的酶活提高了61.0倍；在此基础上，通过代谢工程强化限速酶Kp ALDH的表达并阻断副产物乙酸代谢支路，使戊二酸得率提高了1.0倍；最后，优化戊二酸发酵条件，发酵结束时戊二酸产量提高到62.0 g/L，生产强度和得率分别达到1.7 (g/L)/h和0.3 g/g葡萄糖。

• 单位
  江南大学; 食品科学与技术国家重点实验室