Journal of Agricultural and Food Chemistry |陈坚院士团队周景文教授课题组研究成果：利用模块化途径和辅因子工程在大肠杆菌中高效生产绿原酸

近日，Journal of Agricultural and Food Chemistry在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队周景文教授课题组的研究成果“Efficient production of chlorogenic acid inEscherichia colivia modular pathway and cofactor engineering”(Wanget al.,J. Agric. Food Chem., 2023, 71(41):15204-15212)。江南大学2019级博士生王炼为论文第一作者，周景文教授为论文通讯作者。

绿原酸(Chlorogenic acid)是一种存在于许多植物中的重要酚类化合物，在金银花、桉树和绿咖啡中含量较高。绿原酸在食品保藏、化学品和医药领域显示出巨大的市场潜力。绿原酸具有抗氧化、抗菌和抗炎等重要特性。毛状根培养被用于绿原酸的生产，但由于生产周期长和各种类似物的产生限制了这种方法的应用。微生物细胞工厂为绿原酸和其他芳香化合物的合成提供了一种绿色和可持续的策略。绿原酸的生物合成途径是发散-会聚的，这使得生物合成模块的组装极具挑战性。由于复杂的代谢途径阻碍了绿原酸的生物合成，因此人们尝试通过底物添加、共培养和无细胞体系优化绿原酸的合成。如何平衡奎宁酸和咖啡酸的通量、优化辅助因子NADH的水平、关键酶的修饰和工艺优化是高效生物合成CGA的关键。

针对此问题，江南大学食品合成生物学与生物制造团队研究人员利用大肠杆菌合成绿原酸。首先，在大肠杆菌中基于咖啡酸合成模块构建了绿原酸的从头合成途径，研究了不同来源的限速酶，以评估合成CGA的能力。其次，通过过量表达aroB增加莽草酸途径的流量促进绿原酸的合成，并探讨了丙酮酸代谢对绿原酸合成的影响。然后，辅助因子再生系统增强了关键酶奎宁酸/莽草酸5-脱氢酶(YdiB)和4-羟基苯乙酸3-单加氧酶(HpaBC)的辅助因子供应。此外，在体内验证了不同的YdiB突变体对绿原酸合成的影响。最后，在5 L发酵罐上结合两阶段控pH的策略，绿原酸产量达到2789.2 mg/L。这是目前报道的微生物合成绿原酸的最高产量，为微生物合成其他咖啡酸和绿原酸衍生物提供了重要的参考。

上述研究工作得到了国家自然科学基金创新研究群体项目(32021005)的资助。

图1 在大肠杆菌中重构绿原酸的生物合成途径

图2 在5L发酵罐中从头合成绿原酸

（编辑：潘梦妍）