狄莹莹,王昕钰,冯奥,陆信曜,宗红,诸葛斌*

1(糖化学与生物技术教育部重点实验室(江南大学),江苏 无锡,214122) 2(江南大学,工业生物技术教育部重点实验室,工业微生物研究中心,江苏 无锡,214122)

1,2,4-丁三醇(1,2,4-butantriol,BT)是三羟基四碳多元醇,易溶于醇类及水,无色无味的油状液体[1]。BT是重要的药物合成中间体,可用于合成肿瘤和皮肤病药物等;也可用于减少烟草中的有害物质[2]。BT的三硝酸酯(1,2,4-butanetriol trinitrate,BTTN)是重要的增塑剂,具有比硝化甘油更好的热稳定性、可塑性和低敏感性,是导弹等军事武器的重要推进器成分等[3]。

近年来,在大肠杆菌(Escherichiacoli)中以木糖为底物开展了大量BT生物合成途径研究。BT的生物合成最后一步需要NAD(P)H参与醇脱氢[3-4],同时,葡萄糖和木糖2种底物的转运需要消耗ATP[5],这两者可以通过TCA循环获得,但是代谢会产生低级酸等副产物[6],即代谢溢流效应。乙酸会影响细菌胞内pH值、渗透压和氨基酸的合成[7],从而降低生物量、ATP和还原力,同时外源基因表达受到严重影响[8]。而且乙酸通过乙酰辅酶A合成酶途径(ACS,由acs基因编码)转化为乙酰辅酶A时会消耗大量ATP[9]。

目前,BT的代谢合成研究主要集中在弱化BT途径直接副产物合成[4]、高活性脱羧酶筛选[10]以及建立无细胞体系[11-12]等,本论文敲除宿主细胞E.coli的乙酸合成关键基因磷酸转乙酰化酶(pta)和丙酮酸氧化酶(poxB)弱化大肠杆菌乙酸途径,减少乙酸溢流,增加丙酮酸和乙酰辅酶A节点流向草酰乙酸等下游路径的碳流方法,探索提高1,2,4-丁三醇产量,获得了较好的结果,为以E.coli为底盘细胞的类似化合物的合成生物学改造提供借鉴。……