上海生科院在聚酮類化合物代謝模塊適配優(yōu)化研究中獲進展

　　在天然產(chǎn)物合成生物學中，異源代謝模塊的導入往往與宿主內(nèi)源各模塊間產(chǎn)生“適配性差”等兼容問題，從而影響目標化合物產(chǎn)率的提升。如何快速評估和優(yōu)化適配性差的模塊一直是一項充滿挑戰(zhàn)的工作。2月29日，國際學術(shù)期刊Biotechnology Journal 發(fā)表了中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態(tài)研究所王勇研究組題為Construction of polyketide overproducing Escherichia coli strains via synthetic antisense RNAs based on in silico fluxome analysis and comparative transcriptome analysis 的研究論文。該研究提出了一種描述模塊相互作用的系統(tǒng)方法，并用于改善大腸桿菌異源合成聚酮類化合物6-脫氧紅霉內(nèi)酯B（6dEB）中存在的模塊適配問題。

　　通過結(jié)合流量組模擬分析和轉(zhuǎn)錄組分析，該研究首次發(fā)現(xiàn)了6dEB合成過程中不同代謝模塊內(nèi)流量變化的整體趨勢存在巨大差異，并在對這些差異進行系統(tǒng)分析后找到了改善6dEB生物合成的潛在遺傳改造靶點。隨后，利用反義RNA技術(shù)，研究人員首次對大腸桿菌磷酸戊糖途徑模塊及核苷酸代謝模塊上的25個預測靶點進行改造以提高6dEB的合成水平。結(jié)果顯示，單獨下調(diào)18個基因靶點的表達分別使6dEB的產(chǎn)率提升至少20%以上，而模塊間的優(yōu)勢靶點組合改造則提升了60%以上，這一策略使6dEB的合成水平提升了296.2%，搖瓶發(fā)酵的產(chǎn)量達到了210.4 mg/L，這是目前聚酮類化合物在大腸桿菌中異源合成的最高水平。該研究提供了一種模塊適配診斷、優(yōu)化的有效方法，可廣泛用于改善底盤細胞中的異源產(chǎn)物合成產(chǎn)率，也展示了反義RNA技術(shù)在代謝工程中的良好前景。

　　該項工作得到了中科院百人計劃、國家科技部、國家自然科學基金委的支持。

　　結(jié)合in silico流量組學和比較轉(zhuǎn)錄組學分析，對大腸桿菌異源合成6dEB的各功能模塊相互作用進行系統(tǒng)考察，預測出改善6dEB生物合成的潛在靶點。