天工所张学礼等以乙酸加糖更低成本产乙醇酸

合成生物催化剂工程，摘译自：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717620301002#! 乙醇酸是（HOCH2COOH）是最简单的α-羟基酸，具有酸和醇的双重性质，广泛用于纺织，食品加工和制药行业。

目前可以通过微生物发酵法来生产乙醇酸，特别是使用葡萄糖作为唯一碳源的工程化大肠杆菌。

然而，当利用葡萄糖为唯一碳源时，丙酮酸转化为乙酰CoA会造成碳的损耗。

近日，天工所张学礼等在Metabolic Engineering发表最新文章《Construction of a carbon-conserving pathway for glycolate production by synergetic utilization of acetate and glucose inEscherichia coli》，他们成功设计了一种提高碳摩尔转化率的协同系统。

在本研究中，作者同时利用乙酸盐和葡萄糖来生产乙醇酸，其中，葡萄糖主要是提供NADPH，而乙酸盐为产乙醇酸提供主要的碳骨架。

理论上来说，1个葡萄糖和5个乙酸盐可以产生6个羟乙酸，碳摩尔转化率可以提高到0.75 mol / mol。

整个合成途径分为两个模块，一个模块用于将乙酸转化为乙醇酸，另一个模块利用葡萄糖提供NADPH。

模块I通过激活acs，gltA，aceA和ycdW，乙醇酸滴度从0.07增加到2.16 g/L，而乙醇酸转化率从0.04增加到0.35 mol/mol乙酸，从0.03增加到1.04 mol/mol葡萄糖。

然后，模块II通过敲除pfkA，pfkB，ptsI和sthA及上调zwf，pgl和tktA基因，以增加NADPH的供应，乙醇酸滴度从2.16增加到4.86 g/ L，而乙醇酸的转化率从0.35增加到0.82mol/ mol乙酸，从1.04增加到6.03mol/ mol葡萄糖。

接着通过提高AceA和YcdW的活性将碳通量更多地提供至乙醇酸，从而使乙醇酸的转化率从0.82增加到0.92 mol/mol乙酸。

最终对改造后的菌株NZ-Gly303进行分批补料发酵能够产73.3 g/ L的乙醇酸，产率为1.04 g/（L·h），乙酸对乙醇酸的转化率为0.85mol/ mol（1.08 g/ g），而葡萄糖对乙醇酸的转化率为6.1mol/ mol（2.58g/ g）。

总碳摩尔转化率为0.60 mol/mol，达到理论值的80％（乙醇酸的理论最大碳摩尔转化率为0.67 mol / mol）。

由于乙酸价格低廉，该方法可以明显降低乙醇酸的生产成本，且是目前利用乙酸产乙醇酸的最高滴度的报道。

（吴娜 摘译)