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β-丙氨酸（3-氨基丙酸）是一种重要的β-氨基酸，在细胞代谢中，β-丙氨酸是泛酸（维生素B5）和辅酶A（CoA）的前体，与各种代谢活动有关。

β-丙氨酸具有广泛的资产应用。在医药资产方面，因为它是肌肽的一种因素，以是它算作增强能量的增补剂和缓解人类压力的药物。在食品资产方面，算作甜味剂的材料。在畜牧业方面，算作动物饲料，以及在化学资产中算作用于水净化的聚β-丙氨酸合成的关头组分。

当前，β-丙氨酸的家当生产依赖于化学合成，这涉及有害的材料和刻薄的生产前提。因此，对可持续、高效的β-丙氨酸生产工艺的需求不停增补。

近期，来自韩国科学技术院的Sang Yup Lee研究团队在《Metabolic Engineering》上发表了名为” Systems metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for the efficient production of β-alanine ”的文章。该文中，作者对谷氨酸棒杆菌进行系统代谢工程改造（如图1所示），最终构建的工程菌株的 β-丙氨酸 产量高达 166.6 g/L 。

在这项研究中，作者选用谷氨酸棒杆菌作为底盘细胞，其具有高通量生物合成氨基酸的能力，尤其是L-天冬氨酸，一种β-丙氨酸的前体。然后，以“开源节流”的理念为指导，多个模块叠加，构建一个“能吃，能产”的工程菌株，具体策略如下（如图2所示）：

1） panD 基因 的筛选 ，编码关键酶ADC （天冬氨酸1-癸羧酸酶）

2） PTS非依赖性葡萄糖摄取系统 的优化 （通过更换启动子的方式，过表达基因 iolT1 、 iolT2 和 ppgk ）

3 ）OAA胞内供给的优化 （通过过表达基因 ppc 和 pyc ，敲除基因 odx 和更换不同来源基因 pck ）

4 ）Asp胞内供给的优化 （通过过表达 基因 aspB ， 更换不同来源基因 BsrocG ）

5 ）TCA循环的优化 （敲除基因 mdh ）

6 ） β-丙氨酸转运蛋白的强化 （ 由基因 NCgl0580 编码 ）

，该工程菌株没关系从5L补料分零售酵中发生166.6 g/L的β-丙氨酸，产量和出产率为0.28 g/g葡萄糖和1.74 g/L/h。其β-丙氨酸效价、产量和出产率是迄今为止β-丙氨酸微生物发酵考究中汇报的最高值。

这项研究表明，谷氨酸棒杆菌 可以成为 提高 β-丙氨酸 产量 的竞争性微生物 底盘 。此外，本文所述的系统代谢工程策略可用于 谷氨酸棒杆菌 高效生产其他 附加值 化学品。

原文链接：Systems metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for the efficient production of β-alanine - ScienceDirect

作者：药尘

编辑：全全