1. 主要作者及研究机构

本研究的主要作者包括Shuping Zou、Jinlong Liu、Kuo Zhao、Xintao Zhu、Bo Zhang、Zhiqiang Liu和Yuguo Zheng。他们来自浙江工业大学生物技术与生物工程学院，浙江省生物有机合成重点实验室，以及教育部生物转化与生物净化工程研究中心。该研究于2024年8月24日发表在《Bioresource Technology》期刊上，文章编号为131352。

2. 学术背景

D-泛酸（D-pantothenic acid，D-PA）是一种重要的维生素，广泛应用于食品、医药、化妆品和饲料添加剂等行业。然而，传统的化学合成方法存在环境污染问题，而微生物发酵法因其环保和可持续性成为研究热点。本研究旨在通过代谢工程手段，优化大肠杆菌（Escherichia coli）的代谢途径，提高D-泛酸的产量。

3. 研究流程

研究分为以下几个步骤： 1. 动态调控降解途径：通过自诱导启动子（self-induced promoters）动态调控D-泛酸的降解途径，减少其降解，从而提高积累量。 2. 增强R-泛酸途径的关键节点：通过整合来自枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的基因alss和panb，增强碳流向D-泛酸合成的方向。 3. 促进甲基供体再生：通过调控基因csgd和purr，促进5,10-亚甲基四氢叶酸的再生，进一步提高D-泛酸的产量。 4. 5升生物反应器中的分批补料发酵：通过溶解氧（DO）反馈策略，优化发酵条件，评估D-泛酸的生产潜力。

4. 主要结果

1. 动态调控降解途径：通过自诱导启动子pflgc调控基因coaa，D-泛酸产量提高了9.3%，达到4.69 g/L。
2. 增强R-泛酸途径的关键节点：整合alss和panb基因后，D-泛酸产量进一步提高到6.82 g/L。
3. 促进甲基供体再生：通过调控csgd和敲除purr，D-泛酸产量达到7.68 g/L。
4. 5升生物反应器中的发酵：在20%的溶解氧阈值下，D-泛酸产量达到86.03 g/L，生产率为0.797 g/L/h，这是目前报道的最高产量和生产率。

5. 结论与意义

本研究通过代谢工程手段，成功构建了一株高产D-泛酸的大肠杆菌菌株L11T。该菌株在5升生物反应器中实现了86.03 g/L的D-泛酸产量，生产率为0.797 g/L/h。这一成果不仅为D-泛酸的工业化生产提供了有力支持，也为其他生物基产品的生产提供了参考模板。

6. 研究亮点

1. 动态调控降解途径：通过自诱导启动子动态调控D-泛酸的降解途径，显著提高了D-泛酸的积累量。
2. 增强R-泛酸途径的关键节点：整合来自枯草芽孢杆菌的基因alss和panb，有效增强了碳流向D-泛酸合成的方向。
3. 促进甲基供体再生：通过调控csgd和敲除purr，进一步提高了D-泛酸的产量。
4. 高产菌株的构建：菌株L11T在5升生物反应器中实现了86.03 g/L的D-泛酸产量，是目前报道的最高产量。

7. 其他有价值的内容

本研究还进行了技术经济分析，评估了D-泛酸工业化生产的可行性。结果表明，微生物发酵法在经济和环境方面均优于传统的化学和化学酶法，支持了可持续发展的理念。

总之，本研究通过系统的代谢工程策略，成功构建了一株高产D-泛酸的大肠杆菌菌株，为D-泛酸的工业化生产提供了重要的技术支持。