近日，Trends in Biotechnology在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队周景文教授课题组的研究成果“In vivocontinuous evolution via phenotypic sorting to alleviate metabolic bottlenecks in β-alanine production”。该研究聚焦微生物细胞工厂优化，针对代谢工程中关键瓶颈问题，创新性构建基于T7RNA聚合酶-脱氨酶融合编辑器的体内进化平台，结合生物传感器实现同步突变与筛选，成功提升β-丙氨酸生物合成关键酶活性，为微生物细胞工厂优化提供可扩展策略。
研究围绕微生物合成关键化合物的核心难题展开：一方面，微生物调控网络复杂，未知反馈回路制约理性设计；另一方面，合成途径中关键酶常存在催化效率低、稳定性差等问题，传统突变筛选难同步实现突变与高效筛选，现有检测技术通量低、特异性不足，阻碍高产菌株开发。
团队以特定大肠杆菌为宿主，先通过模块化途径优化，将合成途径划分为功能模块分步调控，锁定合成途径中的关键步骤。随后，针对关键限速酶性能不足的核心问题，创新性构建整合体内进化、生长耦合响应、高通量筛选与快速检测的技术平台。该平台借助正交碱基编辑系统，精准引入多样化突变，同时利用响应型生物传感器，将产物浓度与菌株生长、荧光信号关联，实现高产菌株自动富集与快速筛选。通过该平台，团队成功筛选出高性能酶突变体，其催化效率与稳定性显著提升。分子机制分析揭示，突变体通过特定氨基酸相互作用稳定蛋白结构，进而增强酶活。
本研究得到国家重点研发计划项目（2023YFF1103700）和国家自然科学基金创新研究团队资助项目（32021005）支持，为微生物细胞工厂优化提供新范式，助力绿色生物制造发展。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779925003440?via%3Dihub
