β-烟酰胺单核苷酸(NMN)是一种核苷酸化合物,是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的前体,存在于大多数生物体内。NMN会在体内转化成NAD+,从而参与生物体的运转。NAD+可直接或间接影响多种细胞过程,包括代谢途径、DNA修复和免疫细胞活动等。这些细胞过程在维持体内平衡方面起着至关selleck重要的作用,但随着人们年龄的增长,组织和细胞内NAD+水平下降,这种NAD+水平的下降与许多与年龄相关的疾病有关。通过恢复NAD+水平,这些与年龄相关的疾病可以延迟甚至逆转。近年来NMN作为一种营养食品引起了人们的关注,大量数据表明,人体摄入NMN可以增加NAD+的浓度。在证明NMN摄入安全性的同时,研究发现其在预防、改善和治疗某些疾病中发挥重要作用,比如:2型糖尿病、肥胖症、心血管疾病、视力改善等。本课题基于代谢工程方法研究在大肠杆菌内全细胞合成NMN。这种全细胞的生物合成方immunogen design法从廉价的原料底物葡萄糖和烟酰胺(NAM)开始,实现细胞内合成NMN。我们利用功能转运蛋白Niap和Pnu C分别用来转运NAM和NMN。细胞通过Niap摄取NAM,更多在烟酰胺磷酸核糖转移酶的催化下,与磷酸核糖焦磷酸(PRPP)为辅助因子将NAM高效的转化为NMN。PRPP由葡萄糖磷酸戊糖途径生成,经由zwf、pgl、gnd、Rpi A、Rpi B、prs、PRPS1/PRPS2催化生成,PRPP通路的构建是NMN在大肠杆菌体内合成的关键部分,生成的NMN通过Pnu C将NMN进行细胞外转运。烟酰胺磷酸核糖转移酶作为NMN合成通路中必不可少的酶,我们筛选了来自C.pinensis Nampt作为催化NMN合成的关键酶。此外,通过加强葡萄糖磷酸戊糖途径的代谢通量增强磷酸核糖焦磷酸(PRPP)的供应,该部分是细胞内NMN的合成是重要组成部分,我们构建了不同组合的PRPP通路以比较生产区别。在构建的不同NMN重组菌株组合中,我们发现中等生长条件质粒组合的菌株可以生产更多的NMN,该结论同样适用NMN在不同宿主中的产量。除此以外,我们还对比不同组合磷酸核糖焦磷酸酶对NMN合成的影响,发现PRPS1/2在摇瓶水平没有增加NMN的表达。在测试不同营养。不同生产方式后,最终,在烟酰胺(NAM)和葡萄糖的存在下,在大肠杆菌BL21(DE3)中,自动诱导方式生产8 hours,实现了NMN产率在摇瓶的生产水平达到1.26 g/L。这是至今为止摇瓶生产中产量最高的报导。