L-山梨糖/L-阿洛酮糖的微生物发酵生产策略

在生物医学领域，稀有糖因其独特的生理功能而备受关注。L-稀少酮糖，如L-山梨糖和L-阿洛酮糖，具有防治肥胖、高血压、高血脂等疾病的潜力，还能作为医药中间体合成L-核苷类药物，增强抗肿瘤活性。然而，自然界中L-稀少糖种类稀少，合成难度大。近日，天津工业生物技术研究所功能糖与天然活性物质研究组通过代谢工程技术，成功构建了合成L-型稀少酮糖的工程菌，实现了L-山梨糖和L-阿洛酮糖的微生物发酵生产。

研究团队首先挖掘了在C-C键生物合成中具有广泛用途的果糖1,6-二磷酸醛缩酶（FruA）和塔格糖1,6-二磷酸醛缩酶（TagA）。他们发现，来源于大肠杆菌（Escherichia coli）的FruA和地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）的TagA在催化磷酸二羟丙酮（DHAP）和L-甘油醛时，表现出产物构型非专一现象，可同时生成L-山梨糖和L-阿洛酮糖。随后，以谷氨酸棒杆菌为出发菌株，构建并优化了由FruA和去磷酸化酶（YqaB）组成的醛缩途径，以葡萄糖等廉价底物合成两种L-稀少己酮糖。通过代谢工程改造及发酵条件优化，提高了胞内DHAP和L-甘油醛的含量，最终L-山梨糖和L-阿洛酮糖的产量分别达到3.5 g/L和2.3 g/L。这一成果为合成非天然构型的L-稀少糖提供了可借鉴的思路。

该研究获得了国家“863”计划项目支持，相关成果已发表于Applied and Environmental Microbiology期刊，天津工业生物所博士研究生杨建刚为第一作者。