大腸桿菌合成三七素途徑

有研究證實了三七素是由L-2，3-二氨基丙酸（L-DAP）和草酰輔酶A經(jīng)�；�轉移酶（BAHD）縮合而成，但這兩種直接前體的合成途徑尚不清晰，使得微生物異源生產三七素具有一定挑戰(zhàn)。通過篩選有效的異源酶，實現(xiàn)了兩種直接前體L-2，3-二氨基丙酸和草酰輔酶A的生物合成。
 

優(yōu)化大腸桿菌三七素合成的工程策略
 

針對于目前報道的唯一一種植物源三七素合酶BAHD3溶解性差的問題，研究者將28個同義稀有密碼子引入密碼子優(yōu)化后的BAHD3中以降低其翻譯速率，從而顯著提高了其溶解度。這一方法在消除細菌中含有真核酶的生物合成途徑瓶頸方面具有潛在的應用。解決了酶相關的問題之后實驗將合成途徑進行整合，并通過培養(yǎng)實驗評估菌株轉化能力。培養(yǎng)實驗將L-DAP、乙醛酸/草酰乙酸與IPTG一起添加，菌株BW10補料速率為1 g/L，其他菌株為0.5 g/L。將氨芐西林、卡那霉素和氯霉素以濃度100、50和34 μg/mL添加到培養(yǎng)基中。定期取樣分析細胞生長（OD600）和產品積累（HPLC）。底物為草酰乙酸和L-DAP時，培養(yǎng)48h后菌株BW5產生21.7±3.3 mg/L三七素。盡管成功得到了三七素，但其滴度仍然較低。
 

培養(yǎng)實驗評估菌株轉化能力
 

通過耦聯(lián)乙醛酸氧化途徑和草酰乙酸裂解途徑，并對代謝網(wǎng)絡進行了系統(tǒng)設計，三七素滴度達到1.29 g/L。
 

三七素的生物全合成
 

該項研究為進一步探索、優(yōu)化和大規(guī)模生產三七素鋪平了道路，并表明提高菌株性能將實現(xiàn)從傳統(tǒng)的基于植物的生產過程過渡到基于微生物發(fā)酵的過程。

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參考文獻：Li, W., Zhou, Z., Li, X. et al. Biosynthesis of plant hemostatic dencichine in Escherichia coli. Nat Commun 13, 5492 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33255-3​

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