代谢工程:开发动态调控技术高效合成γ

中国科学院天津工业生物技术研究所研究员刘军带领微生物生理与代谢工程研究组，以低值甘油为原料，通过途径工程和动态代谢控制手段，开发出高效生产GABA的细胞工厂。本研究首先利用随机RBS工程技术构建并优化了谷氨酸棒杆菌中甘油利用途径，实现了甘油的高效同化利用。然后在该菌株中重构了GABA合成途径，构建了GABA合成细胞工厂，实现了甘油向GABA的生物转化。在GABA合成过程中，需要TCA循环的中间产物酮戊二酸作为底物，酮戊二酸过多的代谢通量被导向GABA合成途径，必然导致TCA循环通量下降，造成代谢失衡和生长迟缓。因此，如何平衡产物合成和细胞生长之间的关系是提高GABA生物合成的关键限制因素。本研究随后在谷氨酸棒杆菌中开发了一种可调节的生长依赖型自主双功能基因开关(GABS)，可以根据细胞生长周期自动关闭或开启基因表达，从而实现细胞内基因表达的动态调控。通过这种调控技术重构了GABA合成代谢网络，工程菌积累足够的生物量后代谢状态可以发生变化，使细胞代谢状态从生长模式转变为生产模式，从而实现细胞生长和产物合成的协同平衡。构建的工程菌株GABA产量超过45 g/L，产量提高到0.4 g/g甘油，是目前报道的甘油生产GABA的最高产量。为谷氨酸棒杆菌细胞工厂的代谢调控提供了新的工具和方法。

本研究得到了国家重点科技攻关项目的资助。d计划与国家。该研究成果已发表在国际期刊《代谢工程》上。天津理工大学博士后魏亮是本文的第一作者，刘军和天津科技大学副研究员刘庆代是本文的合著者。

动态调控策略转化谷氨酸棒杆菌生产-氨基丁酸