乙醇酸具有醇和中等强酸基团的双重性质。它已广泛用于纺织工业，食品加工和制药工业。一些微生物可以通过乙醇腈的水解或乙二醇的氧化来生产乙醇酸。然而，用于生产乙醇酸的上述方法需要昂贵且有毒的前体，这使得乙醇酸盐的生物生产在商业上不可行。为了克服这个问题，已经在大肠杆菌和酵母中研究了从葡萄糖和木糖直接生产乙醇酸，其中乙醛酸分流被放大以使用天然酶将异柠檬酸转化为乙醇酸。然而，在这些研究中，大肠杆菌中乙醇酸的产量和产率仍然不适用于商业应用

本研究中为了以高产率和产量积累乙醇酸，分析了过量表达乙醇酸途径酶的策略，包括异柠檬酸裂解酶（AceA），异柠檬酸脱氢酶激酶/磷酸酶（AceK）和乙醛酸还原酶（YcdW）。编码这三种酶的基因在pTrc99A上的启动子pTrc的控制下转录，形成pJNU-3质粒，其由菌株Mgly1携带，产生菌株Mgly13。菌株Mgly13能够生产0.385g/g葡萄糖产率的乙醇酸（理论产率的45.2％）。柠檬酸合酶（GltA）将过量的乙酰-CoA和草酰乙酸转化为柠檬酸盐，并被pJNU-4（pCDFDuet-1骨架）过表达。因此，所得菌株Mgly134能够生产0.504g/g葡萄糖产率的乙醇酸（理论产率的59.3％）。然后，通过消除了涉及乙醇酸降解的途径，产生菌株Mgly434，其能够生产92.9％理论产率的乙醇酸。优化发酵后，来自菌株Mgly434的最大乙醇酸产量为65.5g/L.

本文以“Balancing the carbon flux distributions between the TCA cycle and glyoxylate shunt to produce glycolate at high yield and titer in Escherichia coli ” 为题发表于“Metabolic Engineering” 期刊，国工邓禹教授为第一作者，邓禹教授为通讯作者。这一研究受到了国家自然科学基金项目（No.31500070），江苏省自然科学基金（No.BK20150136, BK20150151）,和中央高校基本科研经费（No.JUSRP51705A）支持。

Metabolic strategies for redirecting carbon flux to glycolate inEscherichia coli. EMP, glycolysis pathway; ldhA, D-lactate dehydrogenase; glcB, aceB, malate synthases; ycdW, glyoxylate reductase; glcDEF, glycolate oxidase; aceA, isocitrate lyase; gltA, citrate synthase; aldA, aldehyde dehydrogenase; PYR, pyruvate; CIT, citrate; ICI, isocitrate; AKG, a-ketoglutarate; SUCC, succinate; SCU, succinyl-CoA; FUM, fumarate; MAL, malate; OAA, oxaloacetate; Glc, glucose; GLYX, glyoxylate

Fermentation results of strain engineering. A) Glycolate yields; B) Fermentation process of strain Mgly434.

Fed-batch fermentation of glycolate by strain Mgly434.