33、蓝细菌代谢网络重编程与光合产物合成

蓝细菌代谢网络重编程与光合产物合成

1. 糖磷酸衍生物

• 甘露醇 ：利用工程化的聚球藻（Synechococcus PCC 7002）菌株，该菌株过表达两种异源酶：甘露醇 -1 - 磷酸脱氢酶（MtlD，依赖NADH）和甘露醇 -1 - 磷酸酶（Mlp），可从6 - 磷酸果糖光合生产甘露醇。敲除glgA1和glgA2基因使糖原生物合成失活，提高了该菌株的甘露醇产量，在光自养培养12天内，甘露醇的最高滴度达到1.1 g L⁻¹。不过，产甘露醇的菌株未能实现染色体分离，遗传不稳定。合成的甘露醇部分保留在细胞内，超过70%通过未知机制分泌到培养基中。
• 赤藓醇 ：通过改变蓝细菌中来自4 - 磷酸赤藓糖（E4P）的碳通量来生物合成赤藓醇。在集胞藻（Synechocystis PCC 6803）的工程菌株中过表达两种酶，即E4P磷酸酶TM1254和赤藓糖还原酶Gld1，实现了赤藓醇的生物合成。过表达磷酸酮醇酶（Pkt）略微提高了生产率，在28天内，分泌到培养基中的赤藓醇滴度高达256 mg L⁻¹。
• 蔗糖 ：许多野生型蓝细菌物种，尤其是淡水菌株，会积累蔗糖作为相容性溶质，以应对环境中的盐胁迫。蔗糖生物合成从1 - 磷酸葡萄糖和6 - 磷酸果糖节点分支出来。共表达转化酶（InvA）和己糖转运蛋白（Glf）使蓝细菌能够将己糖分泌到细胞外。表达异源蔗糖/H⁺同向转运蛋白CscB，已被证明能有效促进工程化的聚球藻（Synechococcus PCC 7942）菌株在盐胁迫条件下分泌蔗糖。使转化酶（由invA编码）失活，并通过删除glgC阻断糖原生物合成途径，进一步提高