将微生物细胞工厂与自然界中全新的光生物催化技术相结合，用于d-同型色氨酸的从头生物合成

《Nature Communications》：Integrating microbial cell factory with new-to-nature photobiocatalysis for de novo biosynthesis of d -homotryptophan

　　

摘要

微生物细胞工厂是一种强大的生物工具，由于其无与伦比的可持续性和选择性，能够用于合成高附加值分子。然而，天然酶的固有催化特异性限制了产物的多样性。尽管光生物催化技术扩展了酶的催化能力，但诸如繁琐的酶纯化过程、与体内条件的不兼容性以及复杂的人工底物合成等问题仍阻碍了光生物制造的发展。在这项研究中，我们通过一种模块化设计将微生物细胞工厂与一种全新的光生物催化转化方法相结合，该方法结合了好氧发酵（模块I）和厌氧光催化（模块II），实现了d-同型色氨酸的从头生物合成。在模块I中，我们通过修改代谢途径和多拷贝基因扩增策略，改造了大肠杆菌，使其具备生产吲哚-3-乙酸（IAA）的能力。在模块II中，我们开发了一种高效的协同光氧化还原/酶促合成方法，利用吡哆醛磷酸（PLP）依赖的色氨酸合成酶β亚基（TrpB）变体，从L-丝氨酸和IAA出发合成d-同型色氨酸。这项工作将新兴的光生物催化反应性与天然生物合成过程有机结合，展示了一个具有未来生产非天然产品潜力的平台。