天津工业生物所建立了基于谷氨酸棒杆菌中C-C缩合途径生物合成稀少糖策略

基于RhaD醛缩酶和去磷酸化酶的体内体外稀少酮糖合成策略

稀少糖及其衍生物具有独特的生理学功能，具有降血糖、抑制癌细胞生长与脂肪积累等作用，在食品、保健品、医药品与化妆品等领域具有十分重要的应用价值。目前主要通过单糖转化的方法实现稀少糖和稀少糖醇的生物合成。 

天津工业生物所孙媛霞研究员带领的功能糖与天然活性物质研究组通过挖掘在C-C键的生物合成中具有广泛用途醛缩酶，探索以甲醛、乙醛、甘油醛及甘油等小分子底物合成稀少单糖及其衍生物的新途径，从而获得高附加值的稀少糖及其衍生物。本研究以谷氨酸棒杆菌为底盘微生物，通过代谢工程手段改造菌株，积累胞内磷酸二羟丙酮（DHAP）；同时在工程菌中构建由醛缩酶和去磷酸化酶组成的新合成途径，以葡萄糖和D-甘油醛为底物合成D-sorbose和D-psicose，得率达到1.18g/g D-甘油醛 ；优化发酵条件，最终D-sorbose和D-psicose的产量达到19.5g/L和13.4g/L。醛缩酶催化缩合反应时，具有较强立体选择性，通过选择不同种类的醛缩酶和醛基受体，可以得到不同构型的产物，本研究也发现该工程菌还可以利用甲醛合成D-赤藓酮糖（D-erythrulose） ，以羟基乙醛合成L-木酮糖（L-xylulose），以L-甘油醛合成L-果糖（L-fructose），以D-赤藓糖合成3R,4S,5R,6R-heptulose和3R,4R,5R,6R-heptulose，且都具有较高的转化率。 

综上所述，该工程菌株具有合成C4，C5，C6，C7稀少酮糖的能力。利用小分子化合物建立了基于C-C缩合反应的绿色合成稀少糖策略，同时也为1、2、3碳化合物高效利用提供可借鉴思路。 

该研究获得国家自然科学基金的支持，相关研究成果已经发表在Biotechnology and Bioengineering，天津工业生物所博士研究生杨建刚为第一作者。