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重点实验室陈坚、刘龙研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2023年9月刊发《重构异戊二烯焦磷酸代谢以促进萜类化合物的合成》一文，指出萜类化合物是最大的一类天然产物，它们以异戊二烯焦磷酸（IPP）作为基本单元构建而成。文章表明，使用细胞工厂合成萜类化合物已经引起了极大关注；然而，IPP的供应不足仍然是高效合成萜类化合物的主要挑战。在本文中，研究人员发现了在枯草芽孢杆菌中（Bacillus subtilis），中心代谢和IPP供应之间的代谢通量分配不平衡阻碍了IPP的积累。对此，文章构建了一系列响应丙酮酸和/或丙二酰辅酶A的双输入多输出（two-input-multi-output, TIMO）基因回路对IPP的代谢途径进行了改造，使IPP的积累增加了将近4倍。随后，文章设计了一种IPP代谢网络重构策略以提高三种萜类化合物的产量，包括维生素K2(MK-7, 4.1倍)、番茄红素（9倍）和β-胡萝卜素（0.9倍）。在50-L的生物反应器中，MK-7的产量高达到1549.6 mg∙L⁻¹。最后，文章提出了一种基于TIMO基因回路的IPP代谢网络重构框架，可用于复杂代谢网络的协同精细调控，从而实现萜类化合物的高效合成。

Fig. 1. Framework for the TIMO genetic circuit-assisted strategy for remodeling and synergistic regulating IPP metabolism.

关键词：

萜类;基因回路;枯草芽孢杆菌;异戊二烯焦磷酸

原文链接：

http://www.engineering.org.cn/en/10.1016/j.eng.2023.03.019