3-苯丙醇是一种具有风信子和木犀草香气的化合物，具有广泛的应用价值。它被广泛用作可食用香料添加剂，用于食品、饮料和化妆品等领域。此外，3-苯丙醇还参与药物、涂层和树脂的制备，显示出巨大的应用潜力。
天津大学合成生物学团队的赵广荣教授课题组最近在Microbial Cell Factories上发表了一篇名为“Metabolic engineering of Escherichia coli for de novo production of 3-phenylpropanol via retrobiosynthesis approach”的论文。他们通过逆生物合成分析方法重新设计了3-苯丙醇的生物合成途径，并结合代谢工程优化策略，在大肠杆菌中实现了高效的合成。
研究团队使用RetroPath 2.0进行在线逆生物合成分析，设计了一条催化L-苯丙氨酸合成3-苯丙醇的途径。该途径包括苯丙氨酸解氨酶PAL、烯酸还原酶ER、羧酸还原酶CAR及其激活蛋白PPTase，以及内源醛酮还原酶AKR或乙醇脱氢酶ADH。通过比较不同来源的CAR、PPTase和PAL，确定了最优的重组途径，其中包括AtPAL2、CaER、SruCAR和EcPPTase。引入CaER可以解除C=C双键还原节点的限速，使L-苯丙氨酸合成365.59 mg/L 3-苯丙醇成为可能。
研究团队还改造了L-苯丙氨酸合成底盘，通过敲除能够增加前体PEP供给和解除负调控的基因，构建了6株不同敲除组合的底盘菌株。将3-苯丙醇重组途径引入这些底盘中进行测试，发现ptsG、pykA和pykF三个基因敲除底盘与重组途径适配性最佳，可以由葡萄糖合成473.75 mg/L 3-苯丙醇。在优化途径基因的表达强度和发酵条件后，大肠杆菌能够利用葡萄糖-甘油混合碳源合成847.79 mg/L 3-苯丙醇。
这项研究通过逆生物合成分析设计了3-苯丙醇的合成途径，并结合代谢工程改造，实现了目前微生物合成3-苯丙醇的最高产量。这为微生物合成其他高附加值产品的途径设计和工程改造提供了有益参考。
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