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📰 基于模块化代谢工程的大肠杆菌中1,4-丁二胺生物合成的增强与平衡 - 生物通

本研究以大肠杆菌BL21(DE3)为起始菌株，基于模块化代谢工程将1,4-丁二胺的生物合成途径分为1,4-丁二胺生产模块与α-酮戊二酸生产模块，通过调控关键基因表达实现两模块独立优化。单基因及串联表达结果显示，鸟氨酸脱羧酶ODC10为关键限速步骤，推动产量显著提升；α-酮戊二酸模块通过调控PEP转化相关基因提升前体供给。不同拷贝数的质粒组合实验表明，最优为高拷贝的1,4-丁二胺模块与低拷贝的α-酮戊二酸模块组合，构建PK3菌株，产量达539.22 mg/L，进一步在ODC10过表达后形成PKT菌株，产量提升至862.82 mg/L，较BL21(DE3提高8.62倍。随后将培养基改为R/2并加入辅料，24小时产量提升至1,843.60 mg/L，较原始菌株提升16.23倍。非靶向代谢组学分析揭示PKT相对于对照组存在653个差异代谢物，9个差异代谢物与1,4-丁二胺合成相关，4个与降解分支相关，表明存在代谢瓶颈与分流，提供后续靶点如增加NADPH供给、基因组整合及分批补料等优化方向。该工作证实模块化策略在平衡代谢通量、提升目标产物产量方面的有效性，为构建高产1,4-丁二胺工程菌株提供理论与实验基础。

🏷️ #代谢工程 #模块化 #发酵优化 #代谢组学 #高产

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📰 媒体江南

本研究来自江南大学刘立明团队，通过生物制造策略显著提升1,5-戊二胺（PDA）的产量，创下130克/升的世界纪录，刷新了生物合成PDA的最高产量。PDA是高性能尼龙的重要前体，传统化学法依赖石油、能耗高且污染大，而生物合成尽管绿色但易因积累毒性抑制微生物生长，长期存在“毒性困局”。为突破这一瓶颈，研究团队提出“双管齐下”的机制：通过定向进化增强菌株对外部PDA积累的耐受性，并升级菌株内部的排毒系统，提升PDA向外排出能力，克服细胞毒性。基于此又优化发酵工艺，一步到位实现产物生成，跳过传统两步提纯环节，流程更简洁、能耗更低。此次突破属于直接发酵法的前沿应用，研究成果已发表在《Bioresource Technology》，显示我国发酵工程与合成生物技术在基础研究到产业化方面的快速转化潜力，将推动绿色低碳材料的生产与应用。江南大学在合成生物学领域的积累使我国在该领域具备全球领先的潜力。

🏷️ #PDA #发酵 #绿色化学 #生物制造 #能耗

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📰 江南大学科研团队构建“超级细胞工厂” 刷新全球生物制造最高产纪录_中共江苏省委新闻网

江南大学刘立明团队通过创新性的生物制造策略，首次在发酵罐中将1,5-戊二胺（PDA）的产量提高到130克/升，刷新全球生物合成最高产纪录，显示了直接发酵法的强大潜力。该研究提出“双管齐下”的解决方案：一方面通过定向进化提升生产菌株的耐受性，确保在PDA积累时仍能稳定生产；另一方面升级菌株内部的排毒系统，提升细胞内PDA的释放与外排效率，从而克服PDA高浓度毒性对微生物的抑制。基于此框架，团队进一步优化发酵工艺，实现一步到位的产物生成，省去了传统两步法中的提纯环节，流程更短、能耗更低。这一策略不仅突破了“毒性困局”，还推动了替代石油基尼龙、实现绿色低碳生产的关键技术落地。江南大学在合成生物学与生物制造领域的积累和多项全球领先的专利转化，为我国在生物制造和能源环保方向的竞争力提升提供了坚实支撑。

🏷️ #细胞工厂 #PDA #发酵工程 #生物制造 #绿色低碳

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📰 “人工智能+制造”专项行动助推生物制造高质量发展（附图片）

人工智能+生物制造正成为破解行业瓶颈的关键路径。专项行动意见将生物制造纳入重点领域，强调基础研究、工程转化与数据平台建设，提出以算法驱动设计与预测优化为核心的四大方向。当前瓶颈集中在菌种改造效率、工艺耦合与在线质量预测不足，AI 可帮助代谢通路设计、构建发酵数字孪生，并实现生产状态的实时预判与动态调优。
四大维度为转型设定清晰路径：一是提升高性能生物元件与代谢通路，二是打造智能菌种构建平台，三是建立工艺参数与产物得率的预测模型，四是实现发酵过程的智能温控与过程优化。政策引导资源向数据、算法与基础数据库集聚，推动算法-数据-模型-产业形成良性闭环，促使生物制造向更高效、绿色、规模化方向发展。

🏷️ #人工智能 #生物制造 #发酵数字孪生 #菌种设计

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