L-蛋氨酸是必需氨基酸中唯一的含硫氨基酸，目前工业上主要采用化学法生产。通过基因工程菌株发酵生产L-蛋氨酸是一种有吸引力的替代方案。但由于生物体内复杂的代谢机制和合成途径的多级调控，基因工程菌株生产L-蛋氨酸的表现仍不能令人满意。

在L-蛋氨酸生物合成过程中，L-赖氨酸既是微生物生长所需的必需氨基酸，又与L-蛋氨酸的生物合成竞争碳源。为提高L-蛋氨酸的产量，前人通过阻断L-赖氨酸合成途径构建了L-蛋氨酸高产菌株。然而，该菌株在培养过程中需要外源添加L-赖氨酸以维持其生长过程，这给工业发酵操作带来了困难。为了解决这一矛盾问题，浙江工业大学9297威尼斯澳门郑裕国院士团队柳志强教授课题组通过对L-蛋氨酸生物合成途径中的竞争途径进行动态调控，平衡了细胞生长与L-蛋氨酸生产之间的矛盾，实现了无需外源添加氨基酸来发酵高产L-蛋氨酸。采用动态调节启动子PfliA取代天然启动子，来调控L-赖氨酸的生物合成途径，构建非营养缺陷菌株。进一步通过三羧酸循环的增强和前体半胱氨酸合成途径的强化，构建了高效合成菌株。在5 L生物反应器中，无需外源添加L-赖氨酸，L-蛋氨酸发酵产量达到17.74 g/L。这些策略能够有效平衡细胞生长与L-蛋氨酸生产之间的矛盾，减轻发酵操作的复杂性和营养缺陷型菌株的成本，为微生物发酵工业化生产L-蛋氨酸提供了参考。

  近日，相关研究成果以“High-Level Production of L-Methionine by Dynamic Deregulation of Metabolism with Engineered Nonauxotroph Escherichia coli”为题发表在《ACS Synthetic Biology》。学院柳志强教授为论文通讯作者，牛坤副教授为第一作者。本研究获国家重点研发计划项目（2018YFA0901400）资助。

  论文信息：Niu, Kun; Fu, Qiang; Mei, Zi-Long; Ge, Li-Rong; Guan, An-Qi; Liu, Zhi-Qiang; Zheng, Yu-Guo.High-Level Production of l-Methionine by Dynamic Deregulation of Metabolism with Engineered Nonauxotroph Escherichia coli. ACS synthetic biology,2023, 12 (2): 492-501.

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.2c00481