李向来，申晓林，王佳，袁其朋，孙新晓

（北京化工大学，化工资源有效利用国家重点实验室，北京 100029）

随着合成生物学的发展，生物合成已成为化学品制造的重要方式［1］。理论上，途径已知的任何化学品都可通过生物合成由廉价碳源实现生产。传统上，微生物合成化学品以单菌株培养为主，即单一细胞携带完整的代谢途径。目前通过单培养已实现许多化学品的工业化生产，但在合成长途径及复杂途径化学品时还存在较大挑战，生产性能往往达不到工业应用要求。代谢负担和代谢压力是影响生产性能的重要障碍：合成途径与细胞生长竞争有限的资源；途径的引入可能会打破宿主原有的物质能量代谢平衡；终产物及中间体的积累可能会产生细胞毒性。另外，由于宿主细胞缺乏内膜结构及翻译后修饰系统，无法为某些外源酶的功能表达提供合适的细胞微环境。针对上述问题，借鉴自然界中的共生现象，研究者开发了共培养技术，通过在同一体系中培养两种或多种细胞实现劳动分工及代谢分区。与单培养相比，共培养在减轻宿主代谢负担［2-3］、提供合适的酶催化环境［4］以及复杂/混合/非常规底物利用［5-9］等方面具有显著优势，甚至可以合成通过单培养无法合成的化学品［10-11］。

1 微生物共培养减轻代谢负担生产化学品

目标产物合成与细胞自身代谢竞争前体和能量等资源。在单一菌株中引入复杂途径可能会导致严重的代谢负担。将途径拆分并分配至不同细胞可分担代谢压力。……