近日，我校生命科学与技术学院、化工资源有效利用国家重点实验室袁其朋教授与孙新晓副教授合作在《Nature Communications》发表题为“Targeting metabolic driving and intermediate influx in lysine catabolism for high-level glutarate production”的研究论文，首次利用大肠杆菌赖氨酸天然分解代谢机制实现了戊二酸的高效生物合成。这项工作证明了代谢驱动重新定向碳通量的能力以及转运蛋白对减少中间体积累的作用。
戊二酸是一种重要的二元羧酸，用于制造聚酯和聚酰胺。近年来开发其高效生物合成途径成为研究热点。本研究利用大肠杆菌天然赖氨酸分解代谢机制生物合成戊二酸，在不引入外源基因的情况下，通过：1) 谷氨酸和NAD(P)H的循环再生；2) 解除赖氨酸反馈抑制；3) 增加前体草酰乙酸的供应，产生强大的代谢驱动力，大幅增加流向目标产物的碳通量。另外，通过转运蛋白的筛选表达，解决了中间体戊二胺和5-氨基戊酸的胞外积累问题。最终，在补料分批条件下，戊二酸的产量和产率分别达到54.5 g L-1和0.54 mol mol -1。该研究为其他长途径化学品的高效合成提供了一种有效策略。
论文第一作者为北京化工大学生命科学与技术学院博士研究生李文娜，通讯作者为袁其朋教授和孙新晓副教授。