丁二酸（琥珀酸）是一种重要的C4平台化合物，广泛应用于化工、材料、医药和食品领域，被美国能源部列为未来12种最有价值的平台化合物之一。它可用于合成1,4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯、2-吡咯烷酮以及生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。构建高效生产丁二酸的人工细胞工厂，将可再生生物质资源转化为丁二酸，是近年来的研究热点。
在丁二酸合成途径的前体供给方面，中国科学院天津工业生物技术研究所张学礼研究员课题组进行了深入研究。磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）是丁二酸合成的关键前体。大肠杆菌通常使用磷酸转移酶系统（PTS）进行葡萄糖的转运和代谢，但该途径会消耗PEP，降低其供给。为提高PEP供给，需采用非PTS系统。前期研究表明，通过组合调控大肠杆菌葡萄糖转运蛋白（GalP）和葡萄糖激酶（Glk）基因的表达强度，可将细胞生长速率提高4倍，葡萄糖消耗速率提高10倍。在此基础上，课题组比较了来自大肠杆菌和运动假单胞菌的葡萄糖转运蛋白和葡萄糖激酶对细胞生长、葡萄糖代谢和丁二酸合成的影响。
研究发现：1）在敲除PTS系统的细胞中，利用运动假单胞菌葡萄糖转运蛋白（Glf）的葡萄糖代谢速率快于利用大肠杆菌GalP；Glf与大肠杆菌Glk组合调控的菌株，其葡萄糖消耗速率最快，比GalP与Glk组合菌株高30%，比出发菌株提高13倍；2）对于丁二酸生产，利用GalP使丁二酸产量增加20%，利用Glf则使产量增加41%。
这些改造葡萄糖利用途径的方法对优化以PEP为前体的化合物（如丁二酸、苹果酸、富马酸、芳香族化合物）的合成效率具有重要指导意义。相关论文已在线发表于《Applied Microbiology and Biotechnology》杂志。
天津科技大学联合培养研究生唐金磊和天津工生所朱欣娜博士为论文共同第一作者。