7月9日，江南大学糖化学与生物技术教育部重点实验室张洪涛团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry(IF: 6.1)上发表了题为《A Cellular Coupling Strategy Leveraging Pathway Modularization and Cofactor Regeneration for the Biosynthesis of 3'-Sialyllactose》的研究文章。该研究提出了一种基于模块化和辅因子再生的细胞耦合策略，用于3'-SL（3'-唾液酸乳糖）的高效全细胞催化合成，最终在5L生物反应器中实现78.03 g/L的3'-SL产量，是目前报道的最高水平之一。下面我们对这篇文章整理解读，供大家参考。

合成模块构建：

模块优化：通过比较不同质粒组合对Neu5Ac和3'-SL合成的影响，筛选出最优的质粒组合。结果显示，质粒pETDuet-1-ce_3-nanA在Neu5Ac合成中表现最佳，而质粒pCDFDuet-1-nst3-neuA在3'-SL合成中表现最佳。

3'-SL合成工艺优化：

诱导条件优化：通过单因素实验确定了诱导时间、温度和初始生物量的合适范围，然后设计了三因素三水平的正交实验。实验结果显示，温度对3'-SL产量的影响最大，其次是诱导时间和初始生物量。最优诱导条件为OD₆₀₀=0.8，诱导温度15℃，诱导时间25小时。在此条件下，3'-SL产量达到39.10 g/L，GlcNAc的摩尔转化率为61.71%。

底物浓度优化：通过单因素实验发现，当GlcNAc浓度为400 mM，丙酮酸浓度为600 mM，CMP浓度为50 mM，乳糖浓度为200 mM时，3'-SL产量最高，达到57.53 g/L。此外，通过实验确定S.cerevisiae的最佳添加量为100 g/L，此时3'-SL产量达到71.62 g/L，GlcNAc的摩尔转化率为28.26%。

5 L发酵罐放大：在5 L发酵罐中进行诱导培养和全细胞催化反应。结果显示，菌体OD₆₀₀在29小时达到53.8，湿重为99.4 g/L，IPTG诱导后进行全细胞催化。全细胞催化过程中，3'-SL产量在前24小时内逐渐增加，最终达到78.03 g/L，GlcNAc的摩尔转化率为30.79%，这是目前报道的最高3'-SL产量。产量在24小时后显著下降，可能原因包括酶活性随时间自然降解、pH偏离最适范围、非目标酶的竞争作用以及微生物代谢产物的干扰。

本研究首次实现了E.coli与S.cerevisiae的细胞耦合全细胞催化系统，以廉价底物高效合成3'-SL，产量高达78.03 g/L，是目前最具工业潜力的生物合成路线之一。