图1： 维生素B12合成途径
近日，中科院天津工业生物技术研究所张大伟团队成功在大肠杆菌中实现了维生素B12的从头合成。相关研究成果以题为“metabolic engineering of Escherichia coli for de novo biosynthesis of vitamin B12”发表在国际权威期刊Nature Communications。
由于维生素B12合成途径较长，部分途径未知，且中间代谢产物较难检测，研究人员把维生素B12合成基因划分成5个模块（图2），分别在体外与体内利用分子生物学与生化技术验证了部分未知合成基因的功能，证明钴转运蛋白在维生素B12好氧合成途径钴螯合反应中起到重要作用，解析了维生素B12好氧合成途径中腺苷钴啉醇酰胺磷酸的合成机理，证明好氧与厌氧合成途径均能利用L-苏氨酸合成(R)-1-氨基-2-丙醇O-2-磷酸（即利用图1左边支路APP合成途径，而不是用图1右边AP合成途径），后者再与腺苷钴啉胺酸聚合生成腺苷钴啉醇酰胺磷酸。该研究团队将来源于Rhodobacter capsulatus和Brucella melitensis等5种菌株中的近30个外源基因在大肠杆菌中成功表达，最终实现了维生素B12的从头合成，通过代谢调控与发酵优化实现维生素B12的高效合成。新菌种发酵周期仅为目前工业生产菌株的1/10，有望成为新一代维生素B12工业菌株。
图2：代谢工程改造大肠杆菌从头合成维生素B12
该研究得到天津市杰出青年科学基金（17JCJQJC45300）和中国科学院科技服务网络计划（STS）等项目支持，中科院天津工业生物技术研究所助理研究员房欢博士为论文第一作者，张大伟研究员为论文通讯作者。
