运动发酵单胞菌稳健D-乳酸生产菌株构建：工程策略与耐受机制解析

《Bioresource Technology》：Engineering strategies and tolerance mechanisms for robust d-lactate producer development of Zymomonas mobilis

本刊推荐：本研究系统探讨运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis）D-乳酸生产菌株构建的两种策略——先工程化后适应（engineering-then-adaptation）与先适应后工程化（adaptation-then-engineering）。通过比较基因组学（RNA-seq）与遗传学分析发现，耐受性提升与鞭毛组装减弱、膜生物合成调控及氨基酸代谢（amino acid metabolism）、外排泵（efflux pump）和应激响应基因表达增强密切相关。研究证实先适应后工程化策略可使乳酸产量翻倍，为工业菌株（MCFs）稳健性开发提供新范式。

　　

Highlight

Investigation of lactate tolerance of Z. mobilis

为实现聚乳酸（PLA）前体乳酸的高效生产，提升微生物底盘对产物毒性的耐受性至关重要。研究人员首先评估了野生型运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis）的乳酸耐受性：该菌在乳酸浓度20 g/L以下能正常生长，但当浓度超过40 g/L时生长完全抑制。随着乳酸浓度升高，菌株生长速率和最终OD_600nm值均呈现下降趋势。例如，在25 g/L乳酸环境中，培养48小时后的生物量相比对照组下降约50%。

Conclusion

本研究系统解析了外源乳酸对运动发酵单胞菌的影响，揭示了重组乳酸生产菌ZML-pdc-ldh进化菌株中耐受性增强与产量下降的负相关现象。同时发现非乳酸生产菌ZMNP衍生的耐受突变株稳健性提升机制，涉及氧化应激防御、氨基酸生物合成、转运蛋白及相关调控基因的上调表达。这些发现为理性设计高效微生物细胞工厂（MCFs）提供了重要理论依据。