多途径协同工程构建高效N-乙酰神经氨酸生物合成平台

为解决微生物发酵生产N-乙酰神经氨酸(NeuAc)中碳源单一、前体代谢失衡等问题，研究人员通过人工智能(AI)驱动的酶挖掘与代谢重编程技术，构建了葡萄糖-甘油双碳源协同利用的大肠杆菌工程菌株，实现70.4 g/L的NeuAc产量和1.17 g/L/h的生产效率，为高附加值化合物生物合成提供了普适性系统解决方案。

　　

这项突破性研究开创性地将人工智能与合成生物学相结合，打造出新一代N-乙酰神经氨酸(NeuAc)生物制造系统。科研团队像精准的"代谢外科医生"般，通过AI深度挖掘获得高效N-乙酰葡萄糖胺-2-差向异构酶(AGE)和NeuAc合成酶(NeuB)，并巧妙设计葡萄糖-甘油双碳源代谢阀门。

在工程化的大肠杆菌细胞工厂里，研究人员重构了两条平行合成通路，显著提升关键前体N-乙酰甘露糖胺(ManNAc)的供给。更精妙的是，通过劫持磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)再生通路的碳流，实现了PEP:ManNAc比例的动态平衡。这种"代谢跷跷板"的精准调控，使得发酵罐中的NeuAc产量飙升至70.4 g/L，生产效率达到1.17 g/L/h。

该技术已达到NASA技术成熟度(TRL)6级，意味着这套智能生物制造系统已准备好进行中试放大。这项研究不仅为唾液酸类物质生产树立了新标杆，其首创的多途径协同工程策略，更为其他高值化合物的微生物制造提供了可复用的"代谢编程模板"。