《表2 人工多细胞体系在高附加值化合物生产中的最新研究成果》

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《人工多细胞体系设计与构建研究进展》

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根据多细胞体系中的微生物组成，可将其分为原核与原核、真核与真核和原核与真核三类组合方式。在原核与原核多细胞体系中，E.coli是最常用的底盘细菌。例如，Zhang等[42]设计了一种新型E.coli-E.coli共培养体系，生产顺，顺黏康酸和4-羟基苯甲酸，这两种化合物都是生产己二酸、对苯二甲酸、肉豆酸和香草醇等高值化合物的重要平台中间体[43-44]。在这一研究中，第一株E.coli利用葡萄糖合成中间体3-脱氢莽草酸，该中间体随后被第二株E.coli吸收转化为顺，顺黏康酸或4-羟基苯甲酸。为了消除这两个菌株之间的碳源竞争，在第一个菌株中去除了磷酸转移酶系统，在第二个菌株中删除了催化D-木糖和D-木果糖相互转化的木糖异构酶基因xyl A。由此构建的人工多细胞体系可以同时利用葡萄糖和木糖。该策略的应用成功克服了代谢中间产物积累及底物利用效率低的难题。这一策略还被用于构建利用葡萄糖和甘油混合物合成生物聚酰胺所需的原料尸胺[45]，以及利用葡萄糖和木糖混合物合成糖苷等人工多细胞体系中[46]。此外，Zhang等[47]通过将上游和下游途径融合到两个独立的E.coli中，构建了一个以甘油为唯一碳源的微生物菌群系统，实现了两种菌株的生长和顺，顺黏康酸的产生。同样，通过混合培养4-乙烯基酚或4-乙烯基儿茶酚合成基因工程菌与氰基-3-O-葡萄糖苷生产菌株，实现了红酒色素吡喃花青素在E.coli中的首次合成[48]，相比于传统的植物提取，该方法生产的吡喃花青素更加稳定。此外，E.coli混合培养系统还被用于合成多种天然产物，如咖啡酰苹果酸等酯化合物[49]、α-蒎烯等萜类化合物[50]、白藜芦醇等多酚化合物[51]等。表2总结了人工多细胞体系在天然产物合成方面的最新研究成果。