图7 PTM-ME应用促进红霉素的高效合成

图8 ddTAG策略在阿维菌素B1a生物制造中的应用

3 结语及展望

聚酮化合物应用广泛，其工业化生产主要利用微生物特别是放线菌发酵。随着合成生物学的蓬勃发展，全球的研究人员以产物为导向，围绕微生物底盘细胞进行全方位的改造与优化，不仅涉及前体供应、底物利用、代谢途径改造、调控网络优化，还涉及目标产物的异源表达与合成等。在这些方面的努力已经取得了一定的成绩，但是依然有众多瓶颈亟待解决。

首先，如何更好地平衡初级代谢与次级代谢，最大化地利用底物和前体合成目标产物依然是亟待解决的问题。虽然现在已经有很多研究人员采用阻断竞争旁路、强化前体利用的代谢途径来提高前体的利用效率，但是如何智能、精准地找到初级代谢和次级代谢的平衡点，使前期初级代谢进行细胞富集与后期次级代谢产品合成最优化的配合，依然是巨大的难点。这可能需要计算机、数学、分析化学、合成生物学等多学科配合进行进一步的探索。

其次，随着合成生物学的发展，在改造传统底盘细胞的同时，不断开发生长快速、操作简单的新型底盘细胞用于聚酮化合物的异源表达与合成也是目前合成生物学的热点。通过基因工程手段将聚酮化合物代谢通路移植到新的底盘细胞并与其调控网络进行优势互补，构建新型、优势底盘细胞，解决异源代谢网络与调控网络的适配性是目前面临的又一个难点。

最后，随着环保、绿色制造的理念日益深入人心，聚酮化合物的工业化发酵生产也面临碳排放与绿色经济的压力。在传统利用PKS催化进行聚酮化合物生物合成过程中，存在反应动力学缓慢、能源效率低、碳经济性差等缺点。在这一过程中，约有1/3 的碳以二氧化碳的形式损失掉，这不仅增加了碳排放的压力，同时也是碳源的损失。因此，通过合成生物学手段进行聚酮化合物生物合成代谢网络的重新设计与改造，在降低能耗与碳损失的同时，不断提高目标产物产量是当前合成生物学面临的挑战。相信随着研究的不断深入，以上这些瓶颈和挑战终将被克服。

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文章来源：《现代制造技术与装备》 网址: http://www.xdzzjsyzb.cn/qikandaodu/2021/0708/936.html