3-苯丙醇帶有風(fēng)信子和木犀草的香氣，具有重要的應(yīng)用價值。作為可食用的香料添加劑成分，3-苯丙醇廣泛應(yīng)用于食品、飲料和化妝品等領(lǐng)域中，同時，3-苯丙醇還參與藥物、涂層、樹脂等的制備，凸顯出巨大的應(yīng)用潛力。

天津大學(xué)合成生物學(xué)團(tuán)隊(duì)趙廣榮教授課題組近期在Microbial Cell Factories上發(fā)表論文 “Metabolic engineering of Escherichia coli for de novo production of 3?phenylpropanol via retrobiosynthesis approach”，通過逆生物合成分析方法重新設(shè)計了3-苯丙醇的生物合成途徑，結(jié)合代謝工程優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了3-苯丙醇在大腸桿菌中的高效從頭合成。

該研究通過RetroPath 2.0進(jìn)行在線逆生物合成分析，設(shè)計出一條催化L-苯丙氨酸合成3-苯丙醇的途徑，此途徑包括苯丙氨酸解氨酶PAL、烯酸還原酶ER、羧酸還原酶CAR及其激活蛋白PPTase、以及內(nèi)源醛酮還原酶AKR或乙醇脫氫酶ADH。分別比較了5種、3種和5種不同來源的CAR、PPTase和PAL，確定了由AtPAL2、CaER、SruCAR和EcPPTase組成的重組途徑，途徑中CaER的引入使C=C雙鍵還原節(jié)點(diǎn)的限速被解除，能夠催化L-苯丙氨酸合成365.59 mg/L 3-苯丙醇。改造L-苯丙氨酸合成底盤，對能夠增加前體PEP供給和解除負(fù)調(diào)控的基因進(jìn)行敲除，共構(gòu)建6株不同敲除組合的底盤菌株，將3-苯丙醇重組途徑引入各底盤中測試，ptsG、pykA和pykF三敲除底盤與重組途徑適配性，可由葡萄糖合成473.75 mg/L 3-苯丙醇。優(yōu)化途徑基因的表達(dá)強(qiáng)度和發(fā)酵條件后，大腸桿菌能夠利用葡萄糖-甘油混合碳源合成847.79 mg/L 3-苯丙醇。

該研究通過逆生物合成分析設(shè)計了3-苯丙醇合成途徑，結(jié)合代謝工程改造，實(shí)現(xiàn)了目前微生物合成3-苯丙醇的最高產(chǎn)量，也為微生物合成其他高附加值產(chǎn)品的途徑設(shè)計和工程改造提供了參考。