基于黄素单加氧酶与甲酸脱氢酶耦合的NADPH再生系统高效生物合成靛蓝

（编辑推荐）本研究通过耦合黄素单加氧酶（FMO）与甲酸脱氢酶（FDH）构建NADPH再生系统，结合分子改造、启动子工程和翻译起始区优化策略，实现靛蓝转化率达32.5%（0.183 g/L产量），为酶法合成靛蓝提供了高效解决方案。

　　

Highlight

NADPH再生通过共表达MaFMO与PseFDH实现

鉴于MaFMO在代谢工程菌株中表现出比其他报道的黄素单加氧酶（FMO）更高的靛蓝产率，本研究选用该酶进行靛蓝的酶法合成。该酶催化吲哚转化为靛蓝的过程依赖两种辅因子：黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）和还原型辅酶Ⅱ（NADPH）。每轮酶促反应在生成靛蓝的同时会氧化NADPH为NADP⁺，若NADP⁺无法再生为NADPH，反应将终止。因此，我们尝试构建基于甲酸脱氢酶（FDH）的NADPH再生系统——来自假单胞菌（Pseudomonas sp. 101）的PseFDH能催化甲酸盐氧化为CO₂，同时将NADP⁺还原为NADPH。

结论

本研究通过将黄素单加氧酶与基于甲酸脱氢酶的NADPH再生模块耦合，建立了高效的靛蓝生物合成酶系统。结合蛋白质工程、启动子优化和翻译起始区调控，改造后的大肠杆菌菌株从0.5 g/L吲哚中生产出0.183 g/L靛蓝，转化率达到32.5%。该工作为酶法生产靛蓝提供了可行策略。