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来源|代谢工厂与合成生物学

对香豆酸（p-CA）等苯丙烷类化合物是合成多种植物次生代谢物的重要前体，包括二苯乙烯类、黄酮类和木脂素，这些化合物因具有有利于健康的特性而具有药理学意义。虽然从植物原料中提取或化学合成对香豆酸是可行的，但利用葡萄糖微生物合成对香豆酸具有成本低、资源利用率高的优点。本研究利用谷氨酸棒杆菌以葡萄糖为原料生产植物多酚前体对香豆酸。

研究内容：/

1、异源表达来源于黄杆菌属的酪氨酸解氨酶编码基因（talFjCg）使内源酪氨酸转化为对香豆酸成为可能（p-CA1）。

2、通过阻断苯丙烷降解途径的关键反应（敲除phd基因簇），避免了产品消耗（p-CA2）。

3、调节进入莽草酸途径（SA）和芳香族氨基酸合成途径的碳硫（pheAGTG,AroFS188C），使得更多的碳流向SA途径进而合成p-CA（p-CA3）。

4、减少副产物邻氨基苯甲酸盐的产生（TrpEP304S），得到菌株p-CA4；避免分泌到胞外p-CA再次吸入胞内（∆phdA），构建菌株p-CA5。

5、促进莽草酸的利用（aroKATG），减少其积累，更多的用于p-CA的合成，构建了菌株p-CA6；进一步加大莽草酸途径的碳流（IGR::aroF*EcCg），得到菌株p-CA7；减少PEP合成丙酮酸（∆pyk），得到最终菌株p-CA8。

6、调整培养基中无机磷的含量，使更多的碳源用于合成p-CA，而不是生长。在最后确定的培养基中，对香豆酸的最高滴度达到661 mg/L (4 mM)。

5、最后，该生产菌株p-CA8被用于与一株预先改造的对香豆酸转化为多酚白藜芦醇的谷氨酸棒杆菌共培养。在无任何对香豆酸的添加的情况下，二者的共培养可以利用葡萄糖合成31.2 mg/L (0.14 mM)的白藜芦醇。

本研究利用异源酪氨酸解氨酶结合莽草酸途径优化，实现了利用谷氨酸棒杆菌高效生产对香豆酸。本文利用共培养模式，为更多以对香豆酸为前提物的植物天然产物的合成提供思路。

原文链接：https://doi.org/10.1186/s12934-023-02222-y

图1 谷棒中对香豆酸的生物合成  

图2 菌株共培养模式图