工程化聚球藻中黄素双铁蛋白 Flv3 的过表达通过增强硫代谢改变细胞氧化还原平衡，从而促进蔗糖生产和生长

产氧光合生物的生物技术应用依赖于通过光系统（PS）将光能转化为化学能。随后，这种能量可用于驱动经工程化设计的代谢通路，而这些通路被设计为强电子汇。为实现最佳性能，工程化宿主的代谢还必须与其天然的光保护性电子传递网络保持平衡。这包括黄素二铁氧还蛋白（Flv）蛋白的能量消耗功能；除被子植物外，该类蛋白普遍存在于蓝细菌及所有其他产氧光合生物中。 在蓝细菌 Synechocystis sp. PCC 6803 中，已有研究表明，四种不同的 Flv 蛋白以两种异源二聚体形式（Flv1/Flv3 和 Flv2/Flv4）参与一种类 Mehler 反应，在不引发氧化胁迫的情况下将电子传递给 O2。此前研究显示，在 Synechocystis 产蔗糖菌株（S02）中删除 Flv3 会导致 S02△flv3 发生剧烈代谢变化，使其生长方式由光自养转变为兼养生长（Muth-Pawlak 等，2024）。在本研究中，我们采取了相反的策略，通过调节核糖体结合位点（RBS）强度，以不同表达水平对 S02 中的 Flv3 进行过表达补偿。有趣的是，这产生了 S02oeFlv3 菌株，其总体光合活性和蔗糖产量显著提高，细胞生长增强，并伴随储存化合物积累增加。 然而，研究表明，这些结果并非源于由 Flv1/Flv3 催化的常规 O2 光还原活性。相反，我们推测，所观察到的变化与此前尚未鉴定的同源 Flv3/Flv3 的功能以及显著增强的硫酸盐氧化还原代谢有关。基于广泛的蛋白质组学和代谢物分析，我们假设 Flv3 同源寡聚体并非以 O2 作为末端电子受体，而是直接或间接利用硫酸盐代谢物作为末端电子受体。这也可解释 Flv3 过表达菌株中与硫酸盐相关酶以及 SQR 的上调；SQR 可将电子重新传回 PQ 池。

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🏷️ 聚球藻工程 Flv3过表达 硫代谢 氧化还原平衡 蔗糖生产 蛋白质组学