中国农大改造大肠杆菌高效合成5-氨基乙酰丙酸

主要观点总结

本文介绍了中国农业大学畜禽营养与饲养全国重点实验室的叶长川团队，通过代谢工程改造大肠杆菌，成功提高了5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）的产量。利用CRISPR/Cas9介导的基因敲除和代谢途径改造，以及报告基因引导的突变体选择（RGMS）技术，实现了对eamA基因的定向进化，最终在5L发酵罐中获得了高产的108-ASK菌株，5-ALA产量达到了19.02 g/L的高产率。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及重要性

5-ALA作为生物合成中间体，在多个领域有广泛应用潜力。但其工业化生产过程中的低产率和高成本一直是主要问题。该研究为解决这一问题提供了新的解决方案。

关键观点2: 研究方法和关键策略

研究团队通过理性设计和代谢工程改造，构建了大肠杆菌生产菌株。使用了CRISPR/Cas9介导的基因敲除和代谢途径改造，以及RGMS技术，对eamA基因进行定向进化。

关键观点3: 实验成果

成功将5-ALA产量从765.9 mg/L提升至2471.3 mg/L。通过优化基因表达和代谢途径，最终获得高产的108-ASK菌株，其ALA浓度达到了19.02 g/L的高产率。

关键观点4: 研究亮点和创新点

研究亮点在于使用报告基因引导的突变体选择（RGMS）技术进行突变体筛选，以及通过优化基因表达和代谢途径来提高ALA的产量。创新之处在于将代谢工程应用于提高微生物生产特定化合物效率，为其他生物活性分子的微生物制造提供了宝贵的经验和方法论。

关键观点5: 研究限制和未来研究方向

虽然该研究获得了较高的ALA产量，但仍需进一步探索如何稳定地维持高产量，并考虑在实际工业生产中的应用。未来研究方向可以包括优化发酵条件，进一步提高ALA产量，以及探索其他潜在的生物活性分子的微生物制造方法。

文章预览

     5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）作为一种关键的生物合成中间体，在医药、营养和农业等多个领域展现出广泛的应用潜力。然而，其工业化生产过程中的低产率和高成本问题一直是制约其广泛应用的主要瓶颈。 图1.  RGMS原理示意图     2024年6月17日，来自 中国农业大学 畜禽营养与饲养全国重点实验室的 叶长川 在 《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》 杂志发表了题为“ Metabolic engineering of Escherichia coli for the production of 5-aminolevulinic acid based on combined metabolic pathway modification and reporter-guided mutant selection (RGMS) ”的研究论文，该团队通过理性设计和代谢工程改造，构建了一个高效的5-ALA生产大肠杆菌菌株。通过CRISPR/Cas9介导的基因敲除和代谢途径改造，成功地将5-ALA产量从765.9 mg/L提升至2056.1 mg/L。通过进一步应用报告基因引导的突变体选择（RGMS）技术，对eamA ………………………………