5月28日,实验室刘龙团队在Systems Microbiology and Biomanufacturing在线发表了题为《Metabolic engineering of Bacillus subtilis for de novo synthesis of 6′-sialyllactose》的研究文章。6′-唾液酸乳糖(6′-SL)是母乳低聚糖(HMO)的重要组成部分,对婴儿健康有多种益处。构建高效、安全的微生物细胞工厂生产6′-SL已引起越来越多的关注。该研究通过代谢工程构建了一株生产6′-SL的一般公认安全(GRAS)菌株枯草芽孢杆菌。
首先,通过整合脑膜炎奈瑟菌来源的neuC、neuB、neuA和发光杆菌属JT-ISH-224来源的pst6构建了6′-SL的从头合成途径,添加20 g/L乳糖,以葡萄糖为底物成功合成135.17 mg/L 6′-SL。随后,使用组合的代谢工程策略增强6′-SL合成,包括利用生物信息学指导的酶修饰和启动子替代策略来微调途径的强度;通过抑制竞争途径和优化合成模块的拷贝数来提高前体浓度,使6′-SL产量提高到621.8 mg/L。此外,为了提高乳糖利用率,还制定了克服碳分解代谢抑制的策略。通过敲除ptsG将产量提升至1.49 g/L;通过过表达内源乳糖转运体LicC将产量显著提升至3.06 g/L;将葡萄糖浓度由20 g/L增加至40 g/L进一步积累了3.55 g/L 6′-SL。在3-L发酵罐发酵96 h,6′-SL产量达到15.0 g/L。该研究首次将GRAS菌株用于6′-SL的生物合成,证明了枯草芽孢杆菌作为HMO生产宿主的潜力。