综述：调控胰腺、血浆、垂体和骨分泌细胞分化的三阶段组装程序：一种增强蛋白质递送的策略

（编辑推荐）本研究通过代谢工程改造Cupriavidus necator（C. necator），首次实现蔗糖磷酸化酶途径（SP）介导的蔗糖代谢，成功利用甘蔗生物糖浆生产聚羟基脂肪酸酯（PHA）。该工程菌株CN-SPrv在补料分批发酵中达到60 g/L的聚3-羟基丁酸酯（PHB）产量，为生物塑料工业化生产提供了新策略。

　　

Abstract

富含蔗糖的原料是生产聚羟基脂肪酸酯（PHA）等可生物降解聚合物的理想原材料。Cupriavidus necator作为一种能天然积累聚3-羟基丁酸酯（PHB）的微生物，虽能利用糖类、油脂和CO₂等多种碳源，却无法代谢蔗糖。研究团队通过引入蔗糖磷酸化酶途径，构建了能高效利用蔗糖的工程菌株CN-SPrv，该菌株整合了来自Rhizhobium vitis的蔗糖磷酸化酶基因，以及大肠杆菌的蔗糖通透酶（cscB）和磷酸葡萄糖变位酶（pgm）基因。

Introduction

石油基塑料的年消耗量已超过4.13亿吨，其环境危害日益凸显。PHA因其可生物降解特性成为理想替代品，其中C. necator是最具潜力的生产菌株。该菌虽能适应异养/自养生长，却缺乏蔗糖代谢能力。蔗糖磷酸化酶途径通过将蔗糖转化为葡萄糖-1-磷酸（G-1-P）和果糖，最终使产物进入糖酵解途径，为解决该瓶颈提供了新思路。

Section snippets

Strains, Media, and Plasmids

实验选用C. necator DSM545突变株作为宿主，该菌株能持续表达葡萄糖-6-磷酸脱氢酶。通过pBBR1MCS2载体构建表达体系，整合来自不同微生物的蔗糖磷酸化酶基因。

Results and Discussions

工程菌CN-SPrv在甘蔗生物糖浆发酵中表现出色：补料分批模式下PHB产量达60 g/L，糖转化率为31%。相比传统酸解法，该途径避免了预处理步骤，显著提升经济效益。

Conclusions

该研究首次在C. necator中实现蔗糖磷酸化酶途径的代谢工程改造，为PHA工业化生产提供了创新解决方案。未来可通过优化发酵工艺进一步提升产量，拓展其在生物基产品合成中的应用。