单分子定位显微镜标记点云相似性测量及向日葵头果胶生物转化合成半乳糖二酸的研究

本文创新性地利用工程化恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida KT2440)将向日葵头果胶酶解产物d-半乳糖醛酸(GalA)高效转化为高附加值平台化合物半乳糖二酸(GA)。研究通过鉴定并敲除GA降解相关基因PP_2834和PP_3601，结合异源表达农杆菌尿苷酸脱氢酶(UDH)，使工程菌株对20 g/L商品GalA转化率达22.40 g/L，首次建立了从农业废弃物到生物基化学品的绿色合成路径。

　　

亮点

本研究首次揭示了恶臭假单胞菌KT2440内源性半乳糖二酸(GA)合成路径，开发出从向日葵头果胶到GA的完整生物转化链条。通过精准编辑GA降解双基因(PP_2834/PP_3601)并引入外源尿苷酸脱氢酶(UDH)，成功构建高效细胞工厂，实现农业废弃物到高值化学品的升级再造。

化学试剂

实验采用吉林白城产向日葵头为原料，果胶酶(30,000 U/g)购自上海麦克林生化，d-半乳糖醛酸(GalA)和半乳糖二酸(GA)分别采购自Sigma-Aldrich和生工生物。

向日葵头果胶提取与酶解

基于改良乙醇浸提法，10g干燥向日葵头经80%乙醇预处理后，采用高温酸提结合果胶酶水解获得粗GalA。该工艺突破植物细胞壁基质障碍，为后续生物转化提供优质底物。

GalA从向日葵头生产的可行性

作为天然低甲氧基果胶源，向日葵头果胶含量达15-25%，其酶解产物GalA纯度显著高于果蔬源。研究创新性建立温和提取工艺，避免传统强酸高温导致的糖链降解。

结论

工程化恶臭假单胞菌ΔPP_2834ΔPP_3601-udh成功将10g/L粗GalA转化为7.36g/L GA，证实该生物路径兼具环境友好性与工业可行性，为农业残渣高值化利用提供全新范式。