近期,该实验室基于非氧化糖酵解(NOG)重新对大肠杆菌进行了理性设计,基因编辑及适应性进化,获得能不依赖糖酵解途径进行生长的工程菌株,该菌株依赖NOG途径生成乙酰辅酶A,然后经TCA循环、乙醛酸支路、糖异生将乙酰辅酶A转化成生长必需的成分,由TCA循环和呼吸过程获得ATP和还原力,因此工程菌株仅能在有氧条件下利用葡萄糖基本培养基生长,在厌氧条件下发酵几乎以100%的碳产率生成乙酸。最终的工程菌株共过表达11个基因,敲除10个基因,并带有50多个基因组背景突变。相关文章“Construction and evolution of an Escherichia coli strain relying on nonoxidative glycolysis for sugar catabolism”2018年3月19日发表于PNAS杂志。
乙酰辅酶A是很多重要的化学品合成前体,生物经糖酵解途径(EMP途径)将底物转化成丙酮酸后,需要损失一个碳原子合成乙酰辅酶A。2013年,美国加州大学洛杉矶分校James Liao实验室在大肠杆菌中构建了依赖磷酸转酮酶的非氧化糖酵解(NOG)循环,NOG循环不生成二氧化碳损失碳原子,可将一份葡萄糖转化为3份乙酰辅酶A(http://www.nature.com/articles/nature12575)。但仅表达NOG循环的大肠杆菌不能在简单培养基上生长,需要糖酵解途径提供生长必需的前体。