在大肠杆菌中从头生物合成3-苯丙醇

• 作者: 高虎涛 王佳 孙新晓 申晓林 袁其朋
• 来源期刊: 合成生物学
• 学科: 生物学
• 关键词: 3-苯丙醇 代谢工程 莽草酸途径 人工途径设计
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Research Article
• 页码范围: 1046-1060
• 页数: 15页
• 分类号: Q812
• 语种: 中文
• DOI: 10.12211/2096-8280.2021-098

摘要

3-苯丙醇是一种具有芳香味的高价值香料,在医药、化妆品、食品等领域有广泛用途,是生产多种药品和化学品的重要前体.其目前的生产方法主要依赖于植物提取和化学合成,存在产物得率低、生产周期长和环境不友好等缺点.为解决这些问题,构建微生物细胞工厂利用可再生资源合成3-苯丙醇具有重要的意义.本研究通过将目标化合物与微生物自身代谢网络建立联系,基于底物或中间体与产物的结构类似性以及化合物间的基团转移关系,设计并构建了两条不同的3-苯丙醇的人工生物合成途径.其中,依赖羧酸还原酶的苯丙醇生物合成途径具有较高的生产效率.在大肠杆菌中实现了以甘油为碳源,从头生物合成3-苯丙醇,产量达91 mg/L.通过消除限速步骤,增加莽草酸途径碳通量以及敲除竞争途径等代谢工程策略的实施,将苯丙醇的产量提高到了841 mg/L,较初始菌株产量提高了9.2倍,为苯丙醇的绿色、可持续、大规模生产提供了基础.