L-高絲氨酸是一種有價值的非蛋白質氨基酸，是蘇氨酸和蛋氨酸生物合成的前體物質，在精草銨膦等許多重要化合物的合成方面具有廣闊的應用潛力。近年來，隨著L-高絲氨酸市場需求的不斷增加以及代謝工程和合成生物學的快速發展，開發適合于大規模工業生產的L-高絲氨酸微生物細胞工廠吸引了越來越多研究者的關注。
近日，江南大學生物工程學院研究團隊在《Metabolic Engineering》上發表題為“Development of a nonauxotrophic L-homoserine hyperproducer in Escherichia coli by systems metabolic engineering”的研究論文。該研究從野生型大腸桿菌出發，利用系統代謝工程策略成功構建出一株非營養缺陷型和無質粒的L-高絲氨酸高產菌株。
研究人員首先通過調控L-高絲氨酸降解途徑并增強合成流量構建了產L-高絲氨酸的初始菌株；然后，基于基因組對L-高絲氨酸生物合成代謝通量進行了優化調整，涉及前體供應相關基因、L-高絲氨酸合成途徑基因和異源基因，通過修飾轉運系統促進L-高絲氨酸外排；最后，針對氧化還原輔因子對L-高絲氨酸合成的重要性，提出一種輔因子協同利用的策略，通過促進NADPH再生，以及引入異源的利用NADH的脫氫酶來協調菌體內的氧化還原輔因子水平，從而進一步提高了L-高絲氨酸的生產。最終構建的工程菌株為非營養缺陷型，且發酵過程中無需添加抗生素、無需誘導，在5 L分批補料發酵中L-高絲氨酸產量為85.29 g/L。
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