综述：微生物细胞底盘设计与工程用于生产聚(3-羟基丁酸酯-co -3-羟基戊酸酯)的见解

这篇综述系统探讨了可生物降解材料聚(3-羟基丁酸酯-co -3-羟基戊酸酯)(PHBV)的微生物合成策略，重点比较了大肠杆菌、嗜盐菌、富养罗尔斯通菌等底盘细胞的代谢工程改造，提出通过增强丙酰辅酶A(propionyl-CoA)供应和全局调控优化提升3HV单体含量的技术路径，为替代传统塑料提供绿色解决方案。

　　

微生物细胞底盘设计与工程用于PHBV生产

Abstract
PHBV作为一种完全可生物降解的聚合物，因其引入的(R
)-3-羟基戊酸酯(3HV)单体单元而展现出优异的机械性能和生物相容性。最新研究表明，将3HV含量从9.8 mol%提升至30.1 mol%可使断裂伸长率从5%跃升至430%，这激发了研究者对微生物合成体系的优化热情。

Introduction
全球塑料污染危机持续加剧，2023年产量已达4.138亿吨。PHBV凭借其卓越的紫外线抗性和热塑性，在食品包装、组织工程支架等领域展现出替代潜力。其生物合成途径依赖三个关键酶：β-酮硫解酶(PhaA/BktB)、β-酮酰基-CoA还原酶(PhaB)和PHA合酶(PhaC)，其中丙酰辅酶A供应不足成为限制3HV合成的关键瓶颈。

PHBV production in E
. coli

大肠杆菌凭借清晰的基因组注释和成熟的基因操作工具，成为PHBV合成的理想底盘。通过引入prpE
基因增强丙酸代谢，配合phbCAB
操纵子的异源表达，使PHBV产量达到158.8 g/L的纪录水平。但内毒素(LPS)的存在限制了其在医疗领域的应用。

PHBV production in halophiles
嗜盐菌独特的耐高渗特性显著降低了下游提取成本。Halomonas bluephagenesis TD01利用甘蔗糖蜜发酵时，通过过表达bkdB
和phbB
基因，使3HV含量提升至15.6 mol%。其连续发酵工艺无需灭菌的特点，使生产成本降低30%。

PHBV production in R
. eutropha

富养罗尔斯通菌的天然PHBV合成能力使其成为工业首选。敲除prpC
基因阻断甲基柠檬酸循环后，菌株H16的3HV产量提高2.3倍。最新研究利用CRISPR-Cas9技术调控phaP
调控子，实现了细胞内PHA颗粒的定向组装。

PHBV production in C
. glutamicum

谷氨酸棒杆菌的安全级(GRAS)特性使其特别适合医疗应用。通过引入ilvA
^E134K
突变体增强苏氨酸代谢流，配合tdcB
基因的敲除，使3HV比例达到22 mol%。其特有的短链脂肪酸转运系统可有效利用木质纤维素水解液。

Discussion
当前挑战集中在三方面：丙酰辅酶A供应不足导致3HV含量偏低，外源前体添加增加成本，以及内毒素残留问题。未来方向包括：开发基于系统生物学模型的动态调控系统，构建非天然丙酸合成途径，以及利用农业废弃物如甘蔗渣作为碳源。