工程化恶臭假单胞菌重构代谢通量以支持木质素相关芳香化合物生物生产黏康酸过程中的能量需求

黏康酸是一种用途广泛的平台化学品，可通过木质纤维素类底物进行生物合成，其中也包括来源于木质素相关芳香化合物的转化。先前已通过工程化改造使恶臭假单胞菌能够将木质素相关芳香化合物以定量摩尔产率转化为黏康酸盐。如此高的原子效率需要额外补充碳源和能源以维持细菌生长，而中心碳代谢效率及其与芳香化合物分解代谢之间的相互作用尚未得到充分研究。在本研究中，我们采用蛋白质组学、代谢组学和13C-代谢通量组学，对野生型恶臭假单胞菌KT2440与黏康酸盐生产菌株恶臭假单胞菌CJ781的中心碳代谢和能量代谢进行了定量比较。在以葡萄糖和4-羟基苯甲酸培养期间，与野生型相比，CJ781表现出更高的葡萄糖摄取速率、重构的中心代谢通量，以及更高的脂肪族酸胞外泄漏。这些改变的代谢通量维持了高出3倍的ATP库容量，且超过了实际需求。通过过表达柠檬酸合酶以解除三羧酸循环入口处的代谢瓶颈，可减轻CJ781中丙酮酸和乙酸的分泌。此外，通过调控儿茶酚双加氧酶和原儿茶酸脱羧酶的表达，实现了36.3 g L-1的黏康酸盐产量和1.1 g L-1 h-1的生产速率。总体而言，本研究揭示了恶臭假单胞菌如何重新分配碳流和能量流，以支撑芳香化合物生物转化，从而提高可再生原料的生物制造效率。

黏康酸是一种用途广泛的平台化学品，可通过木质纤维素类底物进行生物法生产，包括利用与木质素相关的芳香族化合物生产。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.14.738580v1?rss=1

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