Nature Catalysis：设计不含羧酸化的丙二酰辅酶A合成方法

纳米技术

2024-01-30

乙酰辅酶A（Acetyl coenzyme A）羧酸化是自然合成丙二酰辅酶A（malonyl-CoA）的方法，但是这个反应的路径通常表现缓慢的反应动力学，而且碳的利用效率和能量的利用效率比较低，结构复杂并且具有严格的规则。这些缺陷与不足限制了合成丙二酰辅酶A的效率，使得生物合成丙二酰辅酶A衍生物产品具有局限性。

有鉴于此，上海交通大学谭在高、刘天罡、中国科学院合成生物学重点实验室杨琛等设计了一种非羧酸化的丙二酰辅酶A合成路径，这种设计的非天然合成路径能够独立于acetyl-CoA进行生物合成丙二酰辅酶A。

本文要点：

（1）

我们设计的生物合成体系含有β-丙氨酸丙酮酸转氨酶（β-alanine-pyruvate transaminase）和丙二酰辅酶A还原酶（malonyl-CoA reductase），表现非常快的催化反应动力学，能够免于遵守严格的规则以及与自然路径相关的结构。通过将这种路径引入微生物体系，能够增强生产丙二酰辅酶A衍生物的产量，包括羧酸以及代表性的苯酚、醌、烯烃、氨基糖苷（aminoglycoside）、spinosad等大环内酯类聚酮。

（2）

这个制备丙二酰辅酶A衍生物的路径避免了天然路径过程的低效率问题，是合成丙二酰辅酶A衍生物的多功能方法，可能用于制备燃料、化学品、药物分子等领域。

参考文献

Li, J., Mu, X., Dong, W. et al. A non-carboxylative route for the efficient synthesis of central metabolite malonyl-CoA and its derived products. Nat Catal (2024)

DOI: 10.1038/s41929-023-01103-2

https://www.nature.com/articles/s41929-023-01103-2