综述：大肠杆菌和恶臭假单胞菌KT2440作为游离脂肪酸生产细胞工厂的比较研究

本文系统比较了大肠杆菌和恶臭假单胞菌KT2440在游离脂肪酸合成中的代谢特性，重点探讨了碳固定（CO2）、还原力（NADH）调控及甲酸（FA）辅助碳源策略对琥珀酸（SA）生物合成的协同增强作用，为微生物细胞工厂的工业化应用提供了新思路。

　　

Abstract
琥珀酸（SA）作为生物精炼的关键平台化合物，其工业化生产面临CO₂固定效率低和氧化还原失衡的挑战。研究通过在非传统酵母耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）中整合碳酸酐酶（CA）介导的CO₂循环与甲酸代谢，显著提升了SA产量。工程菌株Hi-SA-YlCA在5% CO₂条件下实现89.75 g/L的SA产量（葡萄糖转化率1.01 g/g），创酵母体系最高纪录。进一步利用甲酸作为辅助碳源，通过甲酸脱氢酶（FDH）催化同时提供CO₂和NADH，最终菌株FDH-CA在5-L发酵罐中SA产量达97.54 g/L（混合碳源转化率0.64 g/g）。

Introduction
SA广泛应用于医药、可降解塑料和食品工业，其微生物发酵法因环境友好特性备受关注。耶氏酵母凭借耐酸性和清晰遗传背景成为理想宿主。还原型TCA（rTCA）途径因其高理论产率（1.71 mol SA/mol葡萄糖）成为SA合成主要路径，但羧化反应效率（依赖CO₂）和NADH供应不足制约其性能。

关键突破

1. CA增强碳固定：内源YlCA表达将CO₂转化为HCO₃^-，显著提升丙酮酸羧化酶（YlPYC）催化效率。
2. 甲酸双功能策略：FDH催化甲酸分解同时供应CO₂（羧化底物）和NADH（还原力），缓解氧化还原瓶颈。
3. 系统代谢工程：通过敲除线粒体丙酮酸载体基因Mpc3等改造，使碳流向rTCA途径富集。

Conclusion
该研究首创CA介导的CO₂固定与甲酸代谢协同策略，在耶氏酵母中实现SA产量和转化率同步提升（分别提高10.5%和4.6%），为一碳化合物（C1）在工业生物制造中的应用提供了范式。