神户大学
本研究中发现的G6P分泌机制
学分:神户大学 一项研究合作发现了一种新的机制，通过这种机制，葡萄糖被大肠杆菌捕获
然后，大肠杆菌从细菌细胞中分泌出葡萄糖-6-磷酸(G6P)
这一发现对于改进从生物质中可持续地生产有用的芳香化合物和用于医药、食品和化学工业(等等)的原材料的方法具有重要的应用
研究小组由神户大学大学院工学研究科副教授田中努、特别博士后研究员藤原良介和研究员野田鸣瀬等人组成
RIKEN可持续资源科学中心的教授和梅津光雄等人
东北大学工程研究生院的
基于发现的机制，研究人员成功开发了一种新技术，通过结合代谢工程和细胞表面工程来增加目标化合物的产量
希望通过应用这种技术，通过向微生物培养液中加入少量的“代谢香料”,可以大大增加目标化合物的产量
这些研究成果发表在2022年3月5日的《代谢工程》上
大意 研究人员发现，大肠杆菌捕获的一部分葡萄糖
大肠杆菌分泌葡萄糖-6-磷酸(G6P)
他们成功开发了一种新技术，可以通过捕获细菌表面分泌的G6P来增加各种化合物的产量
这项新技术有望应用于“代谢香料”
这将使得通过简单地向微生物培养液中加入少量的“代谢香料”就能产生大量有用的化合物
研究背景 源自生物质(自然界丰富的低成本可再生资源，如草和树)的产品的一大优势是它们是碳中性的；它们的生产和处理不会增加大气中的二氧化碳含量
在生物生产技术中，这种生物质被用作原料，微生物被用于生产目标化合物(例如，用于化学、制药和食品工业等的芳香化合物)
这些技术的发展有助于实现可持续发展目标，对于实现低碳社会至关重要
显示苯丙氨酸产量增加的图表
学分:神户大学 Tanaka副教授的研究小组在多种微生物的表面展示了生物质分解酶，并开发了细胞表面工程技术来提高生物质的空间分辨率
微生物将植物生物质中的糖，如纤维素和纤维低聚糖降解成葡萄糖
在他们之前的研究中，研究人员对微生物进行了代谢改造，使降解的葡萄糖被微生物捕获，并仅用于生产目标化合物
在这个研究过程中，他们发现了一个与生物质降解完全无关的新现象
他们发现酶表面表达增加了目标化合物的产量
利用这一现象，他们证明了提高生物质衍生化合物生产的速率和数量是可能的，有助于物质生产的脱碳
该小组随后进行了进一步的研究，旨在了解这一现象背后的机制，并将其应用于代谢香料
研究方法 该研究小组发现了一个全新的现象，即模式微生物大肠杆菌捕获的一部分葡萄糖
大肠杆菌以葡萄糖-6-磷酸(G6P)的形式从细菌细胞中排出
正常情况下，微生物不断将葡萄糖(其营养来源)转化为G6P，并将其捕获在细胞内
到目前为止，人们认为G6P在被捕获后不会从细菌细胞中排出
这项研究揭示了一种新的机制
大肠杆菌排出G6P，与普遍接受的理论相矛盾
生物质降解酶在微生物的细胞表面表达，并排出G6P
研究人员发现，暂时捕获这种G6P刺激了大肠杆菌内的新陈代谢
从而增加目标化合物的产量
接下来，研究小组利用这种机制定位了各种能够在细菌细胞表面捕获G6P的蛋白质
这样，他们开发了一种新技术来增加目标化合物的产量
他们通过增加芳香族氨基酸苯丙氨酸的产量成功地证明了这项新技术
将新技术应用于酪氨酸和粘康酸生产
学分:神户大学 显示“代谢香料”技术的图表:通过向培养液中添加少量的“代谢香料”,可以显著增加目标化合物的产量
学分:神户大学 此外，他们还通过使用开发的技术增加了芳香族氨基酸酪氨酸和粘康酸(一种有用的二羧酸)的产量
尤其是粘康酸，是一种非常重要和有用的工业化学品
它可以很容易地转化为己二酸，这是尼龙生产中的一种成分，也是生产各种药物和化学产品的原料
这些结果表明，这种新技术是高度通用的，可以应用于各种化合物的生产
进一步发展 研究小组已经证实，作为在细菌细胞表面表达蛋白质的替代方法，可以通过向培养液中添加一种特殊分子来实现相同的现象
研究人员将具有这种特性的小分子称为“代谢香料”,目前正致力于开发它们
他们希望仅仅通过向微生物的培养液中添加少量的代谢香料来增加目标化合物的产量，而不需要对微生物进行基因工程改造
此外，这项技术增强了特定的代谢途径，并增加了各种有用物质的前体供应)
即使在无法确定最终产品的情况下，它也可以应用
此外，这项研究的结果表明，对G6P的中等水平的选择性和亲和力是足够的
代谢香料方法不同于发现具有高选择性和亲和力的化学物质的现有方法
因此，在各种工业保存的化学库中编目的“废弃化学物质”中，很可能有代谢香料方法的新候选物
人们希望这将导致新的学术界和产业界的合作，甚至是与以前没有参与生物生产的公司的合作
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