在大肠杆菌中通过辅因子和酶工程有效合成l-DOPA
Lihao Deng1,2,3, Jurong Ping1,2, Zhuoyuan Liu1,2
1Science Center for Future Foods, Jiangnan University, 1800 Lihu Road, Wuxi, Jiangsu, 214122, China.
Synthetic and systems biotechnology
|October 17, 2025
概括
这项研究设计了微生物以有效生产利沃多巴 (l-DOPA),这是一种关键的帕金森病药物. 综合代谢和酶工程通过优化途径和改进的酶催化实现了创纪录的60.73g/L标位.
科学领域:
- 合成生物学 合成生物学
- 代谢工程是代谢工程.
- 生物催化剂是一种生物催化剂.
背景情况:
- 帕金森病的发病率正在上升,增加了对利沃多巴 (l-DOPA) 的需求.
- 目前l-DOPA的微生物生物合成受到复杂的途径和低酶效率的限制.
- 对l-DOPA的可持续和高效的生产方法至关重要.
研究的目的:
- 通过综合代谢和酶工程,显著提高l-DOPA的生产效率.
- 为l-DOPA建立一个新的,高位数的de novo微生物合成途径.
- 为工业l-DOPA生物合成提供可扩展的方法.
主要方法:
- 通过工程促进剂,RBS,等离子体拷贝数和酶表达来优化 de novo l-DOPA 合成途径.
- 集成了一个辅助因子再生系统 (葡萄糖脱酶和葡萄糖酸盐激酶) 来增强NADH和FADH的供应.
- 在HpaB酶 (突变T292A) 上使用理性设计来提高催化效率和基质通道.
- 在5L生物反应器中进行了过程优化,具有分阶段的pH控制和调整的诱导时间.
主要成果:
- 设计的代谢流转移了碳,使得l-DOPA标位增加了36.7%.
- 同因子再生系统提高了18%的l-DOPA转化率.
- 突变HpaB (T292A) 提高了催化效率,并将l-tyrosine降低了87%.
- 在5L生物反应器中实现了创纪录的60.73g/L l-DOPA标位,这是关于微生物合成的最高报告.
结论:
- 一个多维的,综合的代谢和酶工程策略成功增强了l-DOPA的生产.
- 开发的微生物平台为工业l-DOPA生物合成提供了一种高效和可持续的方法.
- 这项研究扩大了微生物中芳香化合物的高效合成的工程概念.
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