北京化工大学袁其朋和佐治亚大学严亚军合作：利用代谢工程的方法在大肠杆菌中从头合成戊二酸

图1 构建产戊二酸途径。

戊二酸（Glutarate）可以作为许多聚酯和聚酰胺化合物的原料被广泛运用，同时在制药行业中，戊二酸又是1,5-戊二醇的前体物质。然而通过化学法合成戊二酸的方法具有成本高、污染重等特点，于是通过生物法合成戊二酸显得尤为重要。

以谷氨酸棒状杆菌或者大肠杆菌作为底盘细胞生产戊二酸已经实现，通过引入恶臭假单胞菌来源的4步赖氨酸降解步骤将赖氨酸通过一步步催化形成戊二酸。然而这种方法需要有赖氨酸作为起始材料，而赖氨酸的获得有的是通过基因工程的手段菌株获得高产赖氨酸，而有的则是直接外源添加赖氨酸使菌株产戊二酸。

本研究利用葡萄糖作为起始原料，在大肠杆菌体内构建一条由葡萄糖往戊二酸生产的通路（见图1），成功实现了在大肠杆菌中从头合成戊二酸。途径中引入5中外源基因，分别为：高磷酸合酶（homocitrate synthase，HCS），乌头酸酶（homoaconitase，HA），异柠檬酸脱氢酶（homoisocitrate dehydrogenase，HICDH），α-酮酸脱羧酶（α-keto acid decarboxylase，KivD）以及琥珀酸半醛脱氢酶（succinate semialdehyde dehydrogenase，GabD）。在构建有这条通路的大肠杆菌中，戊二酸的产量达到了0.3g/L，后来通过利用CRISPRi技术调控TCA循环上的sucA和sucB两个基因，戊二酸的产量达到了0.42 g/L。

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