工程化大肠杆菌产NMN+参与无细胞催化

尽管NMN +之前已在代谢工程化的大肠杆菌中进行了生物合成，但要进一步提高NMN +的产量，还需要更有效的措施。 先前的研究主要使用烟酰胺磷酸核糖基转移酶（ nicotinamide phosphoribosyltransferase，NadV）将烟酰胺转化为NMN ⁺，但仅测试了少数NadV同源物，而尚未探索NMN +生物合成的其他不依赖NadV的途径。 此外，NMN ⁺积累是否以及如何影响细胞生理学仍然未知。因此，研究人员首先开发了基于生长的筛选平台，通过使NMN ⁺成为工程大肠杆菌中NAD +生物合成中必不可少的前体来设计，以鉴定大肠杆菌中有效的NMN +生物合成途径。 其次，在最佳菌株中探索了各种途径组合和宿主基因敲除实验，达到了胞内NMN ⁺约1.5 mM 的生产水平，此结果比细胞的基础水平提高约130倍，该最佳菌株具有从未鉴定过的来自青枯菌的烟酰胺磷酸核糖基转移酶。 最后，揭示了NMN ⁺积累对大肠杆菌细胞适应性的影响机制。

通过将来自枯草芽孢杆菌的工程葡萄糖脱氢酶与多种酶配对来酶促循环NMN ⁺，以还原活化的C = C双键、活化的C≡C三键和硝基，并向细胞色素P450提供电子。 该系统在96小时内表现出很强的稳定性。由于尺寸较小，NMN ⁺还被证明可在酶促生物燃料电池中提供更快的传质速率。细胞产生的NMN +无需纯化或外源供应，并且可以直接用于下游生物催化，在基于粗裂解物的无细胞生物合成和全细胞生物合成中特别理想。实验还验证了其在大肠杆菌中的成功应用，能够实现正交电子传递。因此，基于相同的原理，NNN ⁺可以潜在地用于基于粗裂解物的生物合成中，以控制还原力的流向并减轻副反应。