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遇见/摘要
近日，浙江大学叶丽丹团队在尼龙12单体生物合成领域取得重要进展，相关研究成果以"De novo biosynthesis of nylon 12 monomer ω-aminododecanoic acid"为题发表在Nature Communications上[1]。该研究首次实现了从葡萄糖到尼龙12单体ω-氨基十二烷酸(ω-AmDDA)的从头生物合成，为尼龙12的可持续生产开辟了新途径。
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遇见/内容
1.构建ω-AmDDA从头生物合成途径
研究团队在大肠杆菌中引入了特异性催化C12酰基-ACP水解的加州月桂来源硫酯酶BTE，以及前期构建的能够将DDA特异性转化为ω-AmDDA的多酶级联反应系统[2]，首次实现了从葡萄糖到ω-AmDDA的从头生物合成（3.3 mg/L）。
2.模块化途径工程优化代谢流
将复杂的合成途径分为糖酵解、乙酰辅酶A激活、酰基-ACP合成和DDA转化四个模块，通过模块化组装和优化，并结合培养条件调整，将ω-AmDDA产量提高到242.8 mg/L。
3.辅因子工程重构能量平衡
通过引入异源葡萄糖转运蛋白Glf促进未磷酸化葡萄糖的摄取以及过表达葡萄糖脱氢酶GDH1和转氢酶PntAB强化NADP(H)供应和再生，并通过敲除柠檬酸依赖铁转运系统ATPase基因减少ATP的竞争性消耗，进一步提高了ω-AmDDA产量。
4.耐受性工程增强氧化应激防御
通过过表达氧化应激调控因子OxyR，显著降低了细胞内活性氧水平，提高了ω-AmDDA产量和生物量。结合辅因子工程和耐受性工程，使ω-AmDDA产量提升至370.9 mg/L。
5.蛋白质工程改造限速酶
通过对催化DDA末端羟基化的P450酶进行理性设计和定点饱和突变，获得活性提高89%的CYP153A-NCP突变体；进一步通过在N端融合二聚化增强结构，使P450酶的活性再提高44%。
经过酶、途径、细胞多个层次的综合代谢调控，最终获得的工程菌株在摇瓶发酵18小时后ω-AmDDA产量达到471.5 mg/L，比初始菌株（3.3 mg/L）提高了140余倍。该研究首次实现了从葡萄糖到尼龙12单体ω-AmDDA的高效从头生物合成，为尼龙12的可持续生产奠定了基础。
a.开辟了尼龙12单体生物合成的新途径。尽管目前从葡萄糖到ω-AmDDA的转化效率仍有较大的提升空间，但随着代谢工程技术的发展，这一路径有望在经济性和环境友好性上超越传统方法。 b.建立了复杂代谢途径的多层次调控策略，为其他脂肪酸衍生物的生物合成提供了借鉴。 c.开发的P450酶原位高通量筛选方法为此途径或其他类似途径中酶的定向进化或共进化优化提供了参考。
本研究得到了国家重点研发计划（2020YFA0908400）、国家自然科学基金（22278360）和中央高校基本科研业务费专项资金 (226-2022-00055)等项目资助。
参考文献
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遇见/致谢
感谢叶丽丹团队对本号的支持，感谢该团队提供本文稿件支持！
1. 浙江大学叶丽丹组ACS SynBio | 铜离子响应型GAL调控系统（CuIGR）的设计与构建
2. 浙江大学于洪巍/叶丽丹组Nat Com | 维生素E异源生物合成
3. 华东理工许建和/郁惠蕾组Sci Adv-附招聘 | 计算驱动的蛋白再设计提升羧酸还原酶活性及选择性，助力大宗尼龙单体的生物合成
4. Trends in Biotech 尼龙/蘑菇底盘开发/生物传感器/生物转化/蛋白质定向进化相关合成生物学综述合集
5. Trends in Biotech 尼龙/蘑菇底盘开发/生物传感器/生物转化/蛋白质定向进化相关合成生物学综述合集
遇见生物合成
合成生物学/天然产物生物合成
姊妹号“生物合成文献速递”
