研究者通过逆向生物合成扩展生物合成途径

2021年1月8日Nature Communication报道，韩国科学技术院（KAIST）研究者通过结合逆向生物合成和前体选择步骤，设计了首个短链伯胺的生物合成途径，短链伯胺在化学工业中具有广泛的应用。该方法为系统设计生产化学物质的生物合成途径的提供了一种新策略。

利用微生物可生产的化学物质的范围随着系统代谢工程学的发展而不断扩大，但是目前在工业上具有重要用途的短链伯胺至今尚未有生物学生产方法的报道。短链伯胺（Short-chain primary amines ，SCPAs）是氨（NH3）中一个氢原子被碳链长度从1到7的烷基或芳基取代所形成的分子。SCPAs已经广泛应用在化学工业,如作为药物的前体(治疗糖尿病药和抗高血压的药物)、农用化学品(如除草剂、杀菌剂和杀虫剂)、溶剂、橡胶硫化促进剂和增塑剂。

短链伯胺尚无法生物生产的主要原因是由于其生物合成途径还未知。此次，研究团队通过结合逆向生物合成和前体选择步骤，为短链伯胺设计了合成生物合成途径。研究者首先确定的15种目标SCPAs的直接前体，再利用编码缬氨酸脱羧酶的vlmD在体外和体内从前体生成SCPAs，表达异源vlmD的大肠杆菌可以利用其直接前体产生其中10种SCPA。此外，代谢工程的大肠杆菌菌株被开发出来，从葡萄糖产生代表性的SCPA，包括通过批次投料培养可以生产10.67g/l的异丁胺。

吴晓燕 编译自https://phys.org/news/2021-01-biosynthetic-pathway-retrobiosynthesis.html

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-20423-6

原文标题：Microbial production of multiple short-chain primary amines via retrobiosynthesis