微生物细胞工厂合成甲基萘醌的研究进展

作     者：孙盼星 李锋 宗奕吾 宋浩 Panxing Sun;Feng Li;Yiwu Zong;Hao Song

作者机构：天津大学化工学院天津300072 天津大学合成生物学前沿科学中心系统生物工程教育部重点实验室天津300072 天津大学青岛海洋技术研究院青岛266237 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2022年第67卷第34期

页      面：4055-4067页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 0710[理学-生物学] 081703[工学-生物化工] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0901[农学-作物学] 0703[理学-化学] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(2018YFA0901300) 国家自然科学基金创新研究群体项目(21621004) 青岛创业创新领军人才计划(19-3-2-39-zhc)资助 

主　　题：甲基萘醌 代谢途径 代谢策略 微生物细胞工厂 

摘      要：甲基萘醌又称维生素K2,是人体必需的维生素之一,可以有效预防和治疗维生素K2缺乏性出血症、骨质疏松症、心血管疾病、慢性肾病等疾病,因此在食品和药品等领域有重要的应用价值.甲基萘醌的合成方法有两种:化学合成和生物合成.化学合成法的产率低下、分离过程复杂等缺点限制了其规模化应用,而生物合成则利用可以天然合成甲基萘醌的微生物来生产甲基萘醌,具有操作简单、产物易分离等优点.本文首先总结了甲基萘醌生物合成过程及代谢途径的概况,包括底物摄取途径、莽草酸途径、萜烯骨架途径和甲基萘醌途径的研究进展.其次,针对这些途径的代谢工程改造,总结了大肠杆菌和枯草芽孢杆菌两种细胞工厂应用了哪些代谢工程策略,并介绍了限制甲基萘醌合成的关键途径和已构建的微生物细胞工厂合成甲基萘醌的产量情况.最后,比较了两种细胞工厂的工业应用价值,并对未来提高细胞工厂的产物合成能力进行了展望.