N-乙酰神经氨酸的研究。
N-乙酰神经氨酸 （NEUAC） 是最常见和最重要的唾液酸 （SA） 之一。 Neuac具有抗粘连、抗菌和抗病毒特性，可以改善大脑发育，提高认知能力，此外，还具有免疫调节、心血管保护、抗癌和抗氧化的作用。 Neuac具有一定的美白效果。 因此，NEUAC在制药、化妆品和食品行业具有巨大的商业潜力。
近日，江南大学食品科学与技术国家重点实验室研究团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry udp-N-乙酰氨基葡萄糖生物合成途径**上发表了题为“Efficient Production of N-Acetylneuraminic Acid in Escherichia Coli Based on”的论文。
在这项研究中，研究人员利用大肠杆菌BL21（DE3）通过UDP-GLCNAC通路生物合成NeuAC，并采用多种策略来改善NEUAC的合成，如增加UDP-GLCNAC的**、去除无效的通路、替代NEUAC合酶（NEUB）和UDP-N-乙酰氨基葡萄糖2-差向异构酶（NEUC），优化碳源**，最终得到工程菌株EM19。 通过补料分批发酵，用于生产neuac的工程菌EM19的滴度提高到4692g l，生产率为 082 g l h，是迄今为止报道的 neuac 微生物产量的最高浓度。
NEUAC的具体研究方向。
Neuac的酶促合成通常依赖于所需酶的有效表达和纯化，以GLCNAC和丙酮酸为起始原料，这两种物质的大规模生产成本都不低。 因此，使用代谢工程策略通过细胞合成neuAC不仅允许更便宜的甘油和葡萄糖作为起始材料，而且更容易扩大生产规模。 NeuAC的微生物合成一般以N-乙酰甘露糖胺（MANNAC）为直接前体，然后以磷酸烯醇丙酮酸（PEP）或丙酮酸为辅助底物，通过Neuac合酶（NeuB）或Neuac醛缩酶（Nana）转化为NeuAC。 MANAC 可由三种途径合成，包括 UDP-GLCNAC、GLCNAC 和 MANNAC-6-磷酸途径。
GLCNAC 和 MANNAC-6-磷酸途径均以 GLCNAC6P 作为常见的代谢中间体，内源性转化为 GLCNAC，然后在培养基中积累，导致关键前体 MANAC 合成的碳源不足。 相比之下，在UDP-GLCNAC途径中，除Mannac外的所有中间体都不能释放到培养基中，从而减少了副产物的积累。
研究人员使用大肠杆菌BL21（DE3）通过UDP-GLCNAC通路生物合成NeuAC。 在大肠杆菌BL21（DE3）中，通过删除竞争性通路基因并引入编码Neub和Neuc的两个基因，构建了neuac合成途径。 然后引入过表达UDP-GLCNAC通路的基因（GLMS、GLMM和GLMU），从而增强了前体**并促进了neuAC的合成。 最后，对neuc和neub的微生物**进行优化，得到工程菌株EM19。 此外，研究发现甘油对新合成的影响比葡萄糖作为碳源更好。
将工程菌EM19的种子培养物加入5L生物反应器中，在37°C下孵育至OD600达到13，温度降至25°C，终浓度为02 mM iPTG 诱导 Neuac 的表达，生长114 小时后，OD600 达到 176. 向生物反应器中加入终浓度为 0 的溶液1 mM IPTG，neuac滴度在整个过程中持续增加。 当甘油浓度小于6 g l时，600 g l甘油，20 g l mgso4·7h2o，02 g l 维生素 bug ml 氨苄青霉素和 50 ml 卡那霉素，以将甘油浓度维持在 6 至 10 g l 之间。 NH3·自动添加H 2 O（14%，W V）以将pH值保持在68。通过调节搅拌速度和曝气，将溶解氧控制在30%。 最终，工程细菌 EM19 产生了 4692g L 细胞外 neuac，生产率为 082 g l h，这是迄今为止报道的最高浓度。
参考文献： Mingli Zhao， Yingying Zhu， Hao Wang， Jiameng Zhang， Wei Xu， and Wanmeng Mu efficient production of n-acetylneuraminic acid in escherichia coli based on the udp-n-acetylglucosamine biosynthetic pathway. journal of agricultural and food chemistry. 2023，71 (28), 10701-10709.