L-苹果酸是一种重要的 C4二羧酸，被美国能源部列为十大构架化合物之一。同时也是一种重要的化工原料和精细化学品，广泛应用于食品、医药、化工等工业领域。目前，L-苹果酸的生产方法主要有化学合成法、酶转化法和微生物发酵法。其中微生物发酵法因其原料来源广、成本低、工艺条件温和、产品质量稳定以及生产方式绿色环保等优势引起了广泛关注。
微生物制造工程研究室以模式菌株大肠杆菌为底盘微生物进行代谢工程改造生产L-苹果酸的一系列深入研究。该研究的主要内容有(1) 对E. coli w3110中的副产物合成基因ldhA，pflB，poxB和pta-ackA进行敲除，实现丙酮酸的高效积累，为L-苹果酸一步合成途径的构建提供充足前体；(2) 通过体外转化实验筛选策略，确定了来源于拟南芥的苹果酸酶(NADDP-ME2 ) 具有高效催化丙酮酸转化生产L-苹果酸的能力，并在此基础上借助蛋白质工程策略进行改造，进一步提高其催化丙酮酸合成L-苹果酸的能力，成功构建了L-苹果酸的一步合成路径；(3)敲除琥珀酸合成途径中的fumB、fumAC和frdBC基因，阻断了苹果酸的下游代谢路径，进一步提高了 L-苹果酸产量；(4) 利用NADH激酶(pos5)优化胞内辅因子形式和浓度，实现L-苹果酸的高效合成；5)对细胞浓度和发酵过程进行优化，进一步提高L-苹果酸的产量，最终产量为21.65 g/L。本研究成功利用苹果酸酶构建了苹果酸合成路径，为生物合成苹果酸的研究的提供新的研究思路和研究方法。
该研究得到国家自然科学基金优秀青年基金(21422602)、国家重点基础研究专项基金(2013CB733602) 和中央高校基本科研基金(JUSRP51611A)的资助。研究结果发表在SCI杂志Biotechnology and Bioengineering上，江南大学生物工程学院13级硕士研究生董晓翔为论文的第一作者。
文章链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.26190/full
代谢工程改造大肠杆菌生产L-苹果酸的生物合成路径
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