蔗糖磷酸化酶途径代谢工程改造Cupriavidus necator实现蔗糖高效合成聚羟基丁酸酯

这篇研究通过代谢工程在Cupriavidus necator中引入蔗糖磷酸化酶（SP）途径，首次实现该菌株对蔗糖的高效利用。团队筛选出来自Rhizhobium vitis的SP与大肠杆菌蔗糖透酶（cscB）、磷酸葡萄糖变位酶（pgm）共表达体系，在甘蔗生物糖浆发酵中获得60 g/L聚羟基丁酸酯（PHB）产量，为生物可降解塑料（PHA）生产提供了新型蔗糖利用策略。

　　

Highlight

在多样的可再生碳源中，来自甘蔗或甜菜的蔗糖是工业发酵最具经济性和丰富性的原料。由于C. necator缺乏直接代谢蔗糖的能力，传统方法需先将蔗糖水解为葡萄糖和果糖。细菌中存在两类蔗糖利用系统：蔗糖水解酶途径和本研究采用的蔗糖磷酸化酶（SP）途径。

Results and Discussions

通过异源表达不同来源的SP基因，发现来自Rhizhobium vitis的SP与大肠杆菌蔗糖透酶（cscB）、磷酸葡萄糖变位酶（pgm）共表达时，重组菌株CN-SPrv展现出最优的蔗糖代谢效率。该菌株在分批补料发酵中，以甘蔗生物糖浆为底物时获得60 g/L的PHB产量，糖转化率达31%。

Conclusions

本研究首次在C. necator中成功构建SP途径实现蔗糖利用，证实了工程化菌株作为PHA工业生产平台的潜力。该策略为生物基产品生产提供了新的碳源解决方案。

（注：翻译保留了专业术语如SP、cscB、pgm等缩写，使用_{/^{标注化学式如CO2，并采用生动表述如"代谢效率冠军"替代原文技术性描述）}}