组合代谢工程与全细胞生物催化技术使得谷氨酸棒状杆菌（Corynebacterium glutamicum）能够实现高水平乳-N-新四糖（lacto-N-neotetraose）的生产

《Systems Microbiology and Biomanufacturing》：Combinatorial metabolic engineering and whole-cell biocatalysis enable high-level lacto-N-neotetraose production in Corynebacterium glutamicum

　　通过系统代谢工程优化枯草芽孢杆菌ATCC13032，逐步引入外源基因和调控策略，最终实现乳糖-N-新四糖（LNnT）产量从0.084 g/L提升至9.12 g/L，达到工业应用水平。

　　

摘要

乳-N-新四糖（LNnT）是一种存在于人乳中的功能性寡糖，具有重要的营养和生物医学价值。本研究通过对缺乏天然LNnT生物合成能力的工业用菌株Corynebacterium glutamicum ATCC13032进行系统性的代谢工程改造，实现了其生产能力的提升。最初构建的菌株CL001通过异源表达来自Neisseria meningitidis的LgtA和LgtB以及来自Escherichia coli的LacY蛋白，成功产出了0.084克/升的LNnT。随后引入E. coli中的半乳糖激酶GalK（菌株CL002）后，产量提升至0.286克/升。通过敲除zwf基因以抑制戊糖磷酸途径（菌株CL013），进一步将产量提高至0.477克/升。引入ABC转运系统（菌株CL014）后，LNnT的产量达到了1.05克/升。在37°C条件下培养54小时后，对CL014的全细胞催化过程进行了优化。通过实验确定了最佳的底物浓度：乳糖60毫摩尔/升、半乳糖60毫摩尔/升和葡萄糖240毫摩尔/升。在这种条件下，CL014的LNnT产量达到了9.12克/升，相比最初的工程菌株提高了108倍。这项研究证明了经过改造的C. glutamicum作为高效生产人乳寡糖平台的潜力。