微生物合成丙二酰輔酶A衍生物的代謝工程

王凱峰，丁 穎，紀曉俊

(南京工業大學生物與制藥工程學院，江蘇南京211800)

FAS—脂肪酸合成酶；MCR—丙二酰輔酶A還原酶；TAL—酪氨酸氨裂解酶；4CL—4-香豆酸酯輔酶 A連接酶;CHS—查爾酮合酶；CHI—查爾酮異構酶；PAL—苯丙氨酸氨裂解酶；6-MSAS—6-甲基水楊酸合成酶；PHLD—Ⅲ型聚酮化合物合酶；2-PS—2-吡喃酮合酶圖1 丙二酰輔酶A衍生物的合成途徑Fig.1 Synthetic pathways of malonyl-CoA derivatives

綠色生物制造利用可再生的生物質資源為原料，將其綠色轉化為具有更高附加值的生物基產品，是一種新型的工業可持續發展的模式，微生物作為其中重要的角色，對可再生資源的催化轉化能力一直是制約綠色生物制造發展的關鍵因素[1]。隨著代謝工程技術的不斷發展，人工構建的微生物細胞工廠在綠色生物制造中發揮了重要作用。通過在微生物細胞中重構目標化合物的代謝途徑，可以實現利用可再生的生物質原料合成多種高附加值化合物，如燃料、藥物、食品和化學品等[2-4]。

在眾多的生物制造產品體系中，以微生物胞內的丙二酰輔酶A(malonyl-CoA)為前體的衍生物已經成為當前的研究熱點(圖1)。在微生物中，乙酰輔酶A在乙酰輔酶A羧化酶(ACC)的催化下轉化為丙二酰輔酶A，而丙二酰輔酶A作為一種關鍵的代謝中間體，對于微生物而言至關重要，主要表現為能夠維持細胞膜的完整以及細胞能量代謝的平衡[5]。丙二酰輔酶A衍生物是以丙二酰輔酶A為前體衍生而來，主要包括脂肪酸類化合物、生物基化學品和植物源黃酮及聚酮類天然產物等。脂肪酸類化合物除了可用于生產潤滑劑、表面活性劑等工業產品外[6]，還可應用于化妝品、醫藥等行業[7]。……