近日，化学化工学院张根林团队在恶臭假单胞菌中工程化混合糖代谢通路以生产香草酸方面取得突破，研究成果以"Engineering mixed sugar metabolic channels in Pseudomonas putida to produce vanillic acid"（在恶臭假单胞菌中工程化混合糖代谢通路以生产香草酸）”发表在Synthetic and Systems Biotechnology上（中科院一区，IF=4.4，TOP期刊）。

  木质纤维素生物质水解产生混合糖，包括葡萄糖（60–70%）、木糖（20–30%）和阿拉伯糖（2–20%）等。使用混合糖而非纯葡萄糖进行微生物生物合成，可以降低碳源成本并最大化生物质利用。然而，碳代谢抑制作用和代谢途径的适应性差是混合糖协同利用的障碍，从而导致碳利用效率低下。在此，我们在铜绿假单胞菌中改造了混合糖代谢通道，实现其协同利用以生产香草酸，这是一种在食品、医药、化妆品和化工行业广泛应用的有价值芳香化合物。通过表达O-甲基转移酶（OMT）并删除香草酸-O-脱甲基酶（vanAB），实现了铜绿假单胞菌从葡萄糖中积累香草酸。引入木糖异构酶途径使该菌株能够从木糖生产香草酸。删除葡萄糖脱氢酶（gcd）和转录调控因子（hexR），同时表达两种关键的戊糖磷酸途径酶（转酮酶和转醛酶），有效平衡了葡萄糖-木糖代谢通道以用于香草酸生产。进一步组装阿拉伯糖氧化途径建立了三糖的高效代谢。最终改造菌株（VA12）在添加20 g/L葡萄糖、10 g/L木糖和10 g/L阿拉伯糖的分批补料发酵中生产香草酸2.75 g/L。本研究有效降低了混合糖协同利用中的碳代谢抑制，并代表了首个利用葡萄糖-木糖-阿拉伯糖生产香草酸的案例，展示了将木质纤维素水解液转化为有价值化学产品的能力。

  本文的第一作者为博士研究生吴沛涵，通讯作者为化学化工学院张根林教授，第一完成单位为石河子大学化学化工学院、化工绿色过程兵团重点实验室。