强化1,3-丙二醇合成：改造底物转运与副产物途径

"改造底物转运和副产物途径强化1,3-丙二醇合成 - 滕宇，谢梦梦，陆信曜等 - 中国科技论文在线" 这篇论文主要探讨了如何通过改造微生物的底物转运系统和优化副产物途径来提升1,3-丙二醇（1,3-PDO）的合成效率。1,3-丙二醇是一种重要的化工原料，广泛应用于塑料、药物和化妆品等领域。甘油作为1,3-丙二醇的生产底物，其高效摄入对于提升生产过程的经济效益至关重要。 研究人员针对甘油的转运问题，引入了两种不同的甘油转运蛋白GlpF，一种来源于克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae），另一种来源于大肠杆菌（Escherichiacoli）。通过表达这些外源性GlpF，尤其是K.pneumoniae的ZG25菌株表达内源kGlpF，成功增强了细胞对甘油的吸收能力。结果显示，甘油脱水酶（GDHt）的活性提升了123.6%，1,3-PDO的产量从17.2g/L提高到19.2g/L，这表明改造底物转运系统可以显著提升1,3-PDO的合成速率。 副产物的积累常常会竞争碳流和还原力，降低目标产物的生成。文中针对这一问题，选择敲除乳酸脱氢酶基因ldhA，以减少乳酸的积累。这一策略导致生物量增加了5.3%，1,3-PDO产量进一步提升至22.1g/L，甘油转化率从0.58mol/mol提高到0.66mol/mol。然而，当尝试敲除α-乙酰乳酸脱氢酶基因budB时，发现这反而抑制了菌体的生长和1,3-PDO的合成，提示了副产物途径的复杂性和微妙的平衡。 这项工作揭示了通过优化微生物的底物转运机制和调整副产物代谢路径对于增强1,3-丙二醇生产的潜力。这为微生物代谢工程提供了新的策略，有助于未来设计出更高效的生物生产系统。同时，这也强调了在代谢工程中需谨慎处理副产物途径，以避免可能的负面影响。该研究对微生物发酵过程的优化具有重要指导意义，并为工业生物技术领域提供了一个实例，展示如何通过基因工程手段来改善微生物的代谢性能。