leyu体育-我国科学家通过理性设计实现合成能量系统双引擎助力细胞工厂

我国科学家通过理性设计实现合成能量系统双引擎助力细胞工厂生物技术的挑战之一是如何在刚性代谢网络的基础上改变胞内能量（ATP）和还原力（NADH/NADPH）的相对化学计量比，来积累过量能量和还原力进行产品合成。这无疑需要对细胞本身的代谢网络进行重构，因为细胞获取能量和还原力的首要目的是为自身生长，而不是产品合成。因此，研究者们构想，是否有可能从头构建一个合成能量系统，可以取代内源能量系统支持细胞生长，并为化学品合成提供额外的能量和还原力？

近期，中国科学院深圳先进技术研究院于涛研究团队在《NatureMetabolism》杂志上发表题为“Metabolic reconfiguration enablesynthetic reductive metabolism in yeast”的研究论文。研究团队通过理性重排还原代谢，组合磷酸戊糖循环、转氢循环和外部呼吸链三个模块，在酵母细胞内构建了一个新型合成能量系统。该系统利用重复的单脱羧反应和转氢循环实现NADPH和NADH的合成，并进一步转变为能量进行释放。经验证，该系统可替代原有的TCA循环支持细胞生长，可支持高还原性化合物如琥珀酸和自由脂肪酸的生产，也可与其他途径合作高效生产以乙酰辅酶A为前体的化学产品。

这是第一个通过理性设计构建的合成能量系统。该研究进一步提高了脂肪酸合成的转化率，并为下一步开发可再生能源的生物储能技术打下了基础。该工作重塑了生命的底层框架，构建了细胞能量系统的“双引擎”，证明了细胞能量代谢网络的高度可塑性。

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