近日，Nature communications在线发表了江南大学未来食品科学中心和生物工程学院陈坚院士团队康振教授课题组的研究成果Eliminating the capsule-like layer to promoteglucose uptake for hyaluronan production by engineered Corynebacterium glutamicum。江南大学博士后王阳和硕士生胡立涛为该论文的第一作者，康振教授为通讯作者，该论文作者还包括陈坚教授和堵国成教授。

透明质酸是一种高价值的功能多糖，广泛应用于医药、化妆品、食品等领域。透明质酸的生物学功能与其分子量密切相关。其中低分子量透明质酸具有促进毛细血合成、加快组织修复与伤口愈合等功能，在医药保健品、高档化妆品及功能营养品等方面具有重要的应用价值。因此构建高效安全的生产菌株，实现低分子量透明质酸的发酵生产对提升我国功能糖的制造水平至关重要。

目前，透明质酸主要通过动物组织提取与兽疫链球菌发酵生产，面临原材料限制、提取工艺复杂或低生物安全性等问题。而且生产低分子量的透明质酸需要对提纯的中高分子量透明质酸进行降解，生产过程相对繁琐。研究人员以生物安全菌谷氨酸棒杆菌为出发菌株，在构建了透明质酸合成途径基础上对关键前体中间代谢途径进行了系统分析与调控优化。在此基础上，对谷氨酸棒杆菌胞外杂多糖合成系统进行了鉴定分析，通过敲除糖基转移酶Cg0420和Cg0424编码基因，弱化了胞外多糖（甘露聚糖和阿拉伯甘露聚糖）的合成，有效促进了透明质酸合成。此外，研究人员首次发现分泌到细胞外的透明质酸并不是直接释放到培养基中，而是附着在细胞表面，将细胞包裹形成类似荚膜结构的“胶囊团”，透明质酸最后由“胶囊团”表面释放到培养基中。“胶囊团”成为营养物质吸收的屏障，限制了菌体代谢与透明质酸的合成。为此，研究人员开发了定量调控水蛭透明质酸酶消除透明质酸“胶囊团”的发酵策略。消除“胶囊团”有效促进了菌体代谢与透明质酸的合成，同时直接获得低分子量透明质酸，并大幅降低发酵液粘度。研究人员将低分子量透明酸（分子量为5.3万道尔顿）发酵水平提高至74.1 g/L，为国际报道最高水平，相关技术已转让国内公司并进入中试生产。

上述研究得到了国家重点研发计划项目（2018YFA0901401），国家自然科学基金（31970085）和江苏省科技支撑项目（BE2019630），江南大学自主科研重点项目（JUSRP51707A）等项目的资助。

图：重组谷氨酸棒杆菌发酵生产低分子量透明质酸