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維生素B₆是生物體必需的營養(yǎng)元素之一，包括六種形式，以磷酸吡哆醛PLP為輔酶形式參與氨基酸和糖代謝、血紅素和神經(jīng)遞質(zhì)合成等過程。吡哆醇PN為主要的商品形式。部分微生物和植物可以從頭合成維生素B₆，動物及人類依賴外界獲取來補充維生素B₆。目前，維生素B₆主要依賴化學法合成?；瘜W合成過程中需用到強腐蝕性的三氯氧磷和有毒溶劑苯等，且副產(chǎn)物處理難度較大，面臨不可持續(xù)、安全隱患、污染環(huán)境等問題。生物制造具有反應條件溫和、安全隱患小、環(huán)境友好等優(yōu)點，但維生素B₆的生物制造受限于產(chǎn)量較低，無法進行工業(yè)化生產(chǎn)。克服生物合成過程中限速酶和有毒中間代謝產(chǎn)物等瓶頸限制，是維生素B₆高效合成的關鍵。?

近日，中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所研究員張大偉帶領的蛋白合成細胞工廠與微生物代謝科研團隊，在微生物合成維生素B₆方面取得新進展。研究以大腸桿菌為底盤細胞，對維生素B₆從頭合成途徑進行重構，代謝流重新定向以解偶細胞生長和PN生產(chǎn)。進而，研究采用蛋白理性設計和自然篩選等方法對合成途徑起始酶Epd和Dxs以及限速酶PdxA和PdxJ進行異源篩選和理性設計改造，有效解決了反應過程中合成酶催化效率低的問題；通過SerC的過表達增加代謝流量以及促進PdxB的快速周轉(zhuǎn)反應。最終，途徑長分支以中間有毒代謝產(chǎn)物4HTP為界，將合成途徑分為上下游的推拉模塊，通過模塊化迭代優(yōu)化技術分別對上游模塊和下游模塊進行了有效組裝和優(yōu)化，48小時5L發(fā)酵罐產(chǎn)量突破克級。該研究對較小代謝流的化合物的生物合成提供了借鑒，為未來維生素B₆綠色工業(yè)化生產(chǎn)示范奠定了重要基礎。?

近期，相關研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、國家重點人才計劃、天津市合成生物技術創(chuàng)新能力提升行動和天津市青年科技工作者協(xié)會“天河”青索項目的支持。

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維生素B₆的生物合成途徑及研究策略?

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