代谢工程驱动前体积累：通过L-天冬氨酸和L-高丝氨酸通路优化增强O-琥珀酰-L-高丝氨酸的生物合成

本研究针对O-琥珀酰-L-高丝氨酸(OSH)传统化学合成法效率低下的问题，通过代谢工程技术改造大肠杆菌W3110，优化磷酸烯醇式丙酮酸-丙酮酸-草酰乙酸(PEP-PYR-OAA)通路和L-天冬氨酸代谢途径，构建出高效OSH生产菌株OSH23和OSH24，在5L发酵罐中分别实现131.99g/L的产量和1.18g/L/h的生产效率，为L-蛋氨酸工业化生产奠定基础。

　　

在生物制造领域，O-琥珀酰-L-高丝氨酸(OSH)作为L-蛋氨酸生物合成的前体物质，在医药、饲料添加剂等领域具有重要应用价值。然而传统化学合成法存在反应条件苛刻、产率低下等问题，而现有微生物合成方法又面临代谢通路复杂、前体供应不足等技术瓶颈。如何通过系统代谢工程策略构建高效微生物细胞工厂，成为突破OSH工业化生产瓶颈的关键科学问题。

针对这一挑战，浙江工业大学生物工程学院的研究人员开展了创新性研究，通过多维度代谢通路优化，成功构建出高效OSH生产菌株。相关成果发表在《Biochemical Engineering Journal》上。研究人员主要采用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行靶向基因改造，结合启动子工程优化关键酶表达，并运用发酵工艺控制策略实现代谢流精准调控。研究样本采用大肠杆菌W3110作为出发菌株。

在"增强PEP-PYR-OAA通路促进OSH前体L-天冬氨酸积累"部分，研究人员通过过表达ppc、aspC、aspA和gdhA**基因，显著提高了L-天冬氨酸供应。在"优化L-天冬氨酸至OSH的合成途径"方面，通过调整metA11和yjeH基因的启动子强度，构建出工程菌OSH23。在"工程菌株的发酵性能评估"中，OSH23在5L发酵罐中表现出色，产量达131.99g/L，糖酸转化率为0.49g/g。进一步过表达thrA^fbr获得菌株OSH24，在50L规模发酵中保持稳定性能，产量达131.06g/L。

研究结论表明，通过系统优化PEP-PYR-OAA节点和L-天冬氨酸代谢通路，可显著提高OSH合成效率。该工作不仅创下了目前文献报道的最高OSH产量记录，更重要的是建立了可放大的工业化生产方案。特别值得注意的是，研究提出的代谢工程策略具有普适性，为其他氨基酸及其衍生物的高效生物合成提供了重要参考。Liu Zhi-Qiang等作者通过精准调控碳代谢流分布，实现了从中心代谢到目标产物的高效转化，这一技术路线对氨基酸类产品的绿色制造具有重要示范意义。