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代谢工程中，反馈抑制等因素影响目标生化产物产量。研究人员收集工程化产柠檬烯的大肠杆菌（EcoCTs3）时间序列胞内代谢组学数据，创建敲除菌株。结果显示敲除菌株柠檬烯产量提高 8 - 9 倍。该研究为提升柠檬烯产量提供新策略。
柠檬烯（Limonene）是一种单萜，在食品、医药、燃料和材料科学等领域有着广泛应用。近年来，工程微生物被用于生物合成柠檬烯等目标生化物质。代谢工程研究发现，反馈抑制、酶活性或丰度等因素可能导致目标生化物质产量损失。采用基于假设驱动的实验方法，有助于简化提高目标产量的过程。
在这项研究中，研究人员收集了经工程改造以过量生产柠檬烯的野生型大肠杆菌（Escherichia coli，EcoCTs3）培养物的时间序列胞内代谢组学数据。研究假设，使更多碳通量流向工程化甲羟戊酸（mevalonate，MEV）途径，能够提高柠檬烯产量。基于代谢网络的拓扑结构，混合发酵所涉及的途径可能导致 MEV 途径的碳通量损失。为证实这一点，研究人员构建了乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）和醛脱氢酶 - 醇脱氢酶（aldehyde dehydrogenase - alcohol dehydrogenase，ALDH - ADH）的敲除菌株。
实验结果表明，与 EcoCTs3 菌株相比，敲除菌株随时间积累的胞内甲羟戊酸增加了 18 - 20 倍，这表明有更多碳通量流向 MEV 途径，进而使柠檬烯产量提高了 8 - 9 倍。
综上所述，确保较高的胞内甲羟戊酸浓度是利用 MEV 途径提高柠檬烯产量以及其他目标化合物产量的有效策略。在实现较高的胞内甲羟戊酸浓度后，可通过酶工程和蛋白质工程等其他策略进一步改造产柠檬烯菌株，以确保甲羟戊酸更好地转化为下游代谢产物，从而生产目标产物柠檬烯。
