稀少糖及其衍生物具有獨(dú)特的生理學(xué)功能，具有降血糖、抑制癌細(xì)胞生長與脂肪積累等作用，在食品、保健品、醫(yī)藥品與化妝品等領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用價值。目前主要通過單糖轉(zhuǎn)化的方法實(shí)現(xiàn)稀少糖和稀少糖醇的生物合成。
中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所孫媛霞研究員帶領(lǐng)的功能糖與天然活性物質(zhì)研究組通過挖掘在C-C鍵的生物合成中具有廣泛用途醛縮酶，探索以甲醛、乙醛、甘油醛及甘油等小分子底物合成稀少單糖及其衍生物的新途徑，從而獲得高附加值的稀少糖及其衍生物。該研究以谷氨酸棒桿菌為底盤微生物，通過代謝工程手段改造菌株，積累胞內(nèi)磷酸二羥丙酮（DHAP）；同時在工程菌中構(gòu)建由醛縮酶和去磷酸化酶組成的新合成途徑，以葡萄糖和D-甘油醛為底物合成D-sorbose和D-psicose，得率達(dá)到1.18g/g D-甘油醛 ；優(yōu)化發(fā)酵條件，最終D-sorbose和D-psicose的產(chǎn)量達(dá)到19.5g/L和13.4g/L。醛縮酶催化縮合反應(yīng)時，具有較強(qiáng)立體選擇性，通過選擇不同種類的醛縮酶和醛基受體，可以得到不同構(gòu)型的產(chǎn)物，研究也發(fā)現(xiàn)該工程菌還可以利用甲醛合成D-赤蘚酮糖（D-erythrulose） ，以羥基乙醛合成L-木酮糖（L-xylulose），以L-甘油醛合成L-果糖（L-fructose），以D-赤蘚糖合成3R,4S,5R,6R-heptulose和3R,4R,5R,6R-heptulose，且都具有較高的轉(zhuǎn)化率。
綜上所述，該工程菌株具有合成C4，C5，C6，C7稀少酮糖的能力。利用小分子化合物建立了基于C-C縮合反應(yīng)的綠色合成稀少糖策略，同時也為1、2、3碳化合物高效利用提供可借鑒思路。
該研究獲得國家自然科學(xué)基金的支持，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表于Biotechnology and Bioengineering，天津工生所博士研究生楊建剛為第一作者。
基于RhaD醛縮酶和去磷酸化酶的體內(nèi)體外稀少酮糖合成策略
