多组学指导下的罗伊氏乳杆菌代谢工程改造，实现从葡萄糖高效生产3-羟基丙醛

《Microbial Cell Factories》：Multi-omics-guided metabolic engineering of Limosilactobacillus reuteri for high-level 3-hydroxypropionaldehyde production from glucose

　　

摘要

背景

Limosilactobacillus reuteri是一种重要的益生菌底盘，可用于生产3-羟基丙醛（3-HPA），这是一种具有广谱抗菌作用的生物化学物质。然而，其生产受到代谢三难问题的限制，包括辅酶B??缺乏、氧化还原失衡以及碳分解物抑制作用（CCR）。目前，限制以葡萄糖为底物进行低成本生产的瓶颈在于无法同时解决这些相互关联的制约因素。

结果

通过多组学分析不同碳源的表现，研究人员发现了一种意想不到的调控机制。半乳糖能够调控一个三重代谢程序：UDP-半乳糖可能作为一种信号分子，有助于缓解CCR；它还能将碳流引导至戊糖磷酸途径，以平衡ATP/NADH的比例；同时通过转录方式激活< />

结论

据我们所知，这是首个通过在设计成本较低的葡萄糖为基础的系统中构建依赖碳源的调控网络及辅因子动态机制，来弥补L. reuteri中代谢三难问题的系统级策略，其实现的3-HPA产量为迄今为止在摇瓶发酵的乳杆菌中的最高水平。这项工作为工业化生产3-HPA提供了可扩展的平台，同时也为重新设计益生菌底盘中的核心碳代谢途径、解决生物生产中的长期瓶颈问题提供了系统级框架。