合成生物催化剂摘译自：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.0c00249

L-脯氨酸具有一定的生理功能，广泛应用于医药、食品及调味剂、农业和有机化学，尤其是在医学研究和治疗中的作用，日益受到重视。目前L-脯氨酸的生产菌株主要通过谷氨酸棒杆菌诱变获得，而从头理性构建的L-脯氨酸生产菌株的生产性能还有待提高。

2020年7月6日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心杨晟实验室在ACS Synthetic Biology发表的文章“De Novo Engineering of Corynebacterium glutamicum for L-Proline Production”报道了一株从头理性构建的L-脯氨酸创纪录高产菌株。

首先，作者对谷氨酸棒杆菌的基因组编辑工具进行了进一步的优化，构建的SacB辅助的CRISPR-Cpf1系统将7.5 kb的大片段基因敲除效率从CRISPR/FnCpf1系统的65%提高到了100%，3 kb的基因插入效率从CRISPR/FnCpf1系统的26.66%提高到了61.66%。此外，通过对Cas9基因进行密码子优化，实现了CRISPR/Cas9系统在谷氨酸棒杆菌中的应用（相关质粒pCgCas9_recT, pCgsgRNA_crtYf可从Addgene或MolecularCloud获取）。

随后，作者以前期(Y Jiang et al.  Nat Commun 2017, 8: 15179)获得的一株γ-谷氨酸激酶G149K抗L-脯氨酸负反馈抑制菌株为出发菌株，阻断L-脯氨酸降解途径脯氨酸脱氢酶，过表达谷氨酸脱氢酶上调谷氨酸合成通量，改造戊糖磷酸途径6-磷酸葡糖酸脱氢酶和葡萄糖-6-磷酸-脱氢酶增强NADPH供应，敲除副产物丙氨酸合成途径缬氨酸-丙酮酸氨基转移酶，通过弱化α-酮戊二酸脱氢酶对TCA循环进行精细调控，进一步增加γ-谷氨酸激酶G149K基因表达剂量，获得了一株L-脯氨酸高产菌株ZQJY-9，摇瓶发酵近20 g/L，发酵罐高达120.18 g/L。该工作获得了梅花集团的支持，有望取代诱变菌株用于生产。

（张姣 摘译）