近日，中科院大连明升手机物理研究所研究员赵宗保团队在非天然辅酶研究领域取得新进展，研制出烟酰胺胞嘧啶二核苷酸（NCD）合成酶和NCD自给型微生物细胞，并成功用于构建高选择性物质代谢途径。相关研究成果发表在《自然—通讯》上。
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）是细胞内不可或缺的辅酶，广泛参与代谢等过程，因此改变NAD水平导致的生物学效应难以预测。为突破调控天然辅酶的局限，赵宗保团队致力于基于非天然辅酶的合成生物学研究。
该研究以烟酸单核苷酸腺苷酰转移酶为模板，半理性设计并改造其底物烟酸单核苷酸和腺苷三磷酸的结合口袋，获得偏好烟酰胺单核苷酸（NMN）和胞苷三磷酸（CTP）的突变体，即NCD合成酶（NcdS）。该团队在大肠杆菌中表达NcdS，实现利用内源的CTP和NMN合成NCD；通过强化前体合成步骤，胞内NCD含量可超过天然辅酶，达到5.0毫摩尔/升，获得NCD自给型平台菌株。此外，该团队还通过表达NCD偏好型苹果酸酶和D—乳酸脱氢酶，实现NCD介导的L—苹果酸高选择性转化为D—乳酸。
该工作为细胞内合成非天然辅酶奠定了基础，为后续合成生物学和明升手机生物学研究提供了参考。
相关论文信息：http://doi.org/10.1038/s41467-021-22357-z
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