作者：王伟
6月15日，《代谢工程》杂志在线发表了我校生物反应器工程国家重点实验室、新葡的京集团350vip8888李志敏教授课题组的最新研究成果“ATP-free biosynthesis of a high-energy phosphate metabolite fructose 1,6-diphosphate by in vitro metabolic engineering”（Metabolic Engineering, 2017, DOI: 10.1016/j.ymben.2017.06.006）。
果糖-1,6-二磷酸(fructose-1,6-diphosphate, FDP)是含磷酸高能化合物，具有增强细胞功能及钙拮抗作用，稳定生物膜等药理性能，广泛应用于医药、保健食品和美容制品等行业。传统的FDP生产利用啤酒酵母转化葡萄糖或蔗糖，该工艺需要有机溶剂提高细胞通透性，环境污染严重；而且酵母中含有多种酶，会使部分FDP发生降解，导致产品得率降低；此外发酵液是一个复杂的多相系统，杂质含量高，增加产品分离成本。
本研究精心构建无细胞多酶体系，从淀粉或淀粉衍生物和焦磷酸生产FDP，如图所示。主要创新在于无细胞多酶体系反应速度快，产品得率高，同时避免向体系中添加昂贵的ATP，整个反应中的无机磷酸盐可以循环，减少污染，降低成本。通过筛选获得来源于极端嗜热古生菌的四种酶，在E.coli中高效表达，简单热处理纯化，酶热稳定高而容易回收循环使用，实现FDP的高效绿色制造。
论文第一作者是我校生工学院博士生王伟，该工作是李志敏课题组和中国科学院天津工业生物技术研究所张以恒研究员课题组合作进行，并得到了游淳研究员的大力帮助。同时课题受到生物反应器工程国家重点实验室开放课题基金和上海市产学研医项目资助。
图. Scheme of the ATP-free metabolic pathway for conversion of starch and pyrophosphate to fructose 1,6-diphosphate in vitro. The enzymes arealpha-glucan phosphorylase (αGP), phosphoglucomutase (PGM), phosphoglucose isomerase (PGI) and pyrophosphate-dependent phosphofructokinase (PPi-PFK).