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嘧啶代謝途徑可以產(chǎn)生多種有重要功能的化合物，如乳清酸、胞苷酸、氨基酸衍生物等。課題組提出以CO₂為底物進(jìn)行體外多酶催化，兩階段一鍋法合成氨甲酰天冬氨酸和乳清酸的新思路，通過嘧啶代謝-精氨酸循環(huán)途徑轉(zhuǎn)化CO₂，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品。本研究首次利用體外酶催化碳酸氫銨高效合成氨甲酰磷酸，將原子經(jīng)濟(jì)性從60%提高到100%，新途徑有望成為多種大宗化學(xué)品和生物活性物質(zhì)的綠色、低成本生物制造平臺(tái)。此外，課題組前期利用模塊化策略和代謝工程實(shí)現(xiàn)了胞苷在重組大腸桿菌中的有效積累 (Yang et al. Biochem Eng J. 2020)，后期采用基于多聚磷酸-多聚磷酸激酶的ATP再生系統(tǒng)，體外耦聯(lián)胞苷激酶將胞苷轉(zhuǎn)化成胞苷酸。通過大量酶的篩選獲得具有優(yōu)異性能的胞苷激酶 (TTN＞1.3×107)，成功構(gòu)建了一個(gè)中度嗜酸的ATP再生系統(tǒng) (TTN＞4.0×106)，優(yōu)化反應(yīng)條件后耦聯(lián)體系在6小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)96mM胞苷酸 (31.0 g/L)，轉(zhuǎn)化率達(dá)100%，該研究工作為胞苷酸大規(guī)模生產(chǎn)提供了一種新方法。

上述兩篇論文第一作者均為華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院在讀碩士生李宗霖（已轉(zhuǎn)博），通訊作者為李志敏教授。成果得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2019YFA0904300)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(22221818014)資助。

https:// doi.org/10.1039/D0GC02268C

https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c04055