通过代谢工程改造的大肠杆菌菌株实现乳糖、半乳糖和半乳糖醇的微生物合成

《ACS Food Science & Technology》：Microbial Synthesis of Lactose, Galactose, and Galactitol by Metabolically Engineered Escherichia coli Strains

本研究在大肠杆菌MG1655中构建新型乳糖合成途径，通过引入脑膜炎奈瑟菌β-1,4-半乳糖转移酶及多拷贝基因整合策略，实现乳糖、半乳糖和半乳itol的高效生产，连续补料培养产率分别达32.56、20.16和17.52 g/L，为功能性乳糖衍生物生物合成提供新思路。

　　

在工业生产中，乳糖的获取通常依赖于从乳清中提取。在这项研究中，通过引入Neisseria meningitidis的β-1,4-半乳糖转移酶并破坏葡萄糖和乳糖的代谢途径，在Escherichia coli MG1655中构建了一条全新的乳糖合成途径。为了增强微生物对乳糖的合成能力，研究人员对关键途径基因进行了多次拷贝整合，并删除了竞争性基因。此外，通过保留β-半乳糖苷酶并引入特定的醛糖还原酶，进一步构建了半乳糖和半乳糖醇的合成途径。以甘油作为碳源、葡萄糖作为受体底物，乳糖、半乳糖和半乳糖醇的最高产量分别达到了9.45 g/L、7.63 g/L和5.92 g/L。进一步地，相应工程菌的连续培养产出了32.56 g/L的乳糖、20.16 g/L的半乳糖和17.52 g/L的半乳糖醇。这项研究也为人类母乳寡糖及其他功能性乳糖衍生物（尤其是半乳糖醇和塔格糖）的从头生物合成提供了思路。