在天然产物合成生物学中，异源代谢模块的导入往往与宿主内源各模块间产生“适配性差”等兼容问题，从而影响目标化合物产率的提升。如何快速评估和优化适配性差的模块一直是一项充满挑战的工作。2月29日，国际学术期刊Biotechnology Journal发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王勇研究组题为“Construction of polyketide overproducing Escherichia coli strains via synthetic antisense RNAs based on in silico fluxome analysis and comparative transcriptome analysis”的研究论文。该研究提出了一种描述模块相互作用的系统方法，并用于改善大肠杆菌异源合成聚酮类化合物6-脱氧红霉内酯B（6dEB）中存在的模块适配问题。
通过结合流量组模拟分析和转录组分析，该研究首次发现了6dEB合成过程中不同代谢模块内流量变化的整体趋势存在巨大差异，并在对这些差异进行系统分析后找到了改善6dEB生物合成的潜在遗传改造靶点。随后，利用反义RNA技术研究人员首次对大肠杆菌磷酸戊糖途径模块及核苷酸代谢模块上的25个预测靶点进行改造以提高6dEB的合成水平。结果显示，单独下调18个基因靶点的表达分别使6dEB的产率提升至少20%以上，而模块间的优势靶点组合改造则提升了60%以上，这一策略使6dEB的合成水平提升了296.2%，摇瓶发酵的产量达到了210.4 mg/L，这是目前聚酮类化合物在大肠杆菌中异源合成的最高水平。该研究提供了一种模块适配诊断、优化的有效方法，可广泛用于改善底盘细胞中的异源产物合成产率，也展示了反义RNA技术在代谢工程中的良好前景。
该项工作得到了中国科学院相关人才计划、国家科技部、国家自然科学基金委的支持。（植生生态所）
