L-高丝氨酸是一种有价值的非蛋白质氨基酸，是苏氨酸和蛋氨酸生物合成的前体物质，在精草铵膦等许多重要化合物的合成方面具有广阔的应用潜力。近年来，随着L-高丝氨酸市场需求的不断增加以及代谢工程和合成生物学的快速发展，开发适合于大规模工业生产的L-高丝氨酸微生物细胞工厂吸引了越来越多研究者的关注。
近日，江南大学生物工程学院研究团队在《Metabolic Engineering》上发表题为“Development of a nonauxotrophic L-homoserine hyperproducer in Escherichia coli by systems metabolic engineering”的研究论文。该研究从野生型大肠杆菌出发，利用系统代谢工程策略成功构建出一株非营养缺陷型和无质粒的L-高丝氨酸高产菌株。
研究人员首先通过调控L-高丝氨酸降解途径并增强合成流量构建了产L-高丝氨酸的初始菌株；然后，基于基因组对L-高丝氨酸生物合成代谢通量进行了优化调整，涉及前体供应相关基因、L-高丝氨酸合成途径基因和异源基因，通过修饰转运系统促进L-高丝氨酸外排；最后，针对氧化还原辅因子对L-高丝氨酸合成的重要性，提出一种辅因子协同利用的策略，通过促进NADPH再生，以及引入异源的利用NADH的脱氢酶来协调菌体内的氧化还原辅因子水平，从而进一步提高了L-高丝氨酸的生产。最终构建的工程菌株为非营养缺陷型，且发酵过程中无需添加抗生素、无需诱导，在5 L分批补料发酵中L-高丝氨酸产量为85.29 g/L。
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