3-羟基丙酸，作为美国动力部发布的12种高的附加价值生物基渠道化学品之一，结构的特殊性使其成为组成多种化合物的前体物质，使用廉价的生物质质料进行微生物组成3-羟基丙酸是代谢工程范畴抢手研讨方向之一。中国科学院青岛生物动力与进程研讨所大宗化学品团队近来在低成本高效生物组成3-羟基丙酸的要害技术上获得了打破。

  来源于嗜热自养型古细菌Chloroflexus aurantiacus的双功用酶——丙二酸单酰辅酶A还原酶（MCR）是3-羟基丙酸组成新途径中的要害酶，本身具有醛脱氢酶和醇脱氢酶的功用，催化两步反响，将脂肪酸组成的前体物质丙二酸单酰辅酶A 经中间体丙二酸半醛转化为3-羟基丙酸。科研人员经过对该蛋白序列的剖析，将MCR蛋白成功拆分为MCR-C和MCR-N两部分，每个部分可独立催化一步反响。更重要的是，拆分后的蛋白对底物丙二酸单酰辅酶A有着更高的亲和力，酶生机远高于野生型MCR，一起3-羟基丙酸产值也得到了必定进步。以往的代谢工程中，将催化相邻反响的酶构建交融蛋白来进步催化功率是一种常用办法，而该研讨提出了拆分多功用域蛋白以进步催化才能和产品产值的新思路，对更好地使用功用蛋白尤其是多功用酶类具有遍及的参考价值。

  将MCR拆分为两个片段后，研讨人员发现细胞内MCR-C和MCR-N的催化才能严峻失衡，是影响3-羟基丙酸产值的首要的要素。为处理该问题，经过定向进化将MCR-C蛋白的催化功率提高15倍，经过对两个片段表达水平的准确调控完成了MCR-C和MCR-N的功用平衡，3-羟基丙酸的产值得到数百倍的增加。结合发酵条件的优化，以葡萄糖为仅有碳源时工程大肠杆菌的3-羟基丙酸产值由0.1 g/L提高到40.6 g/L，从根本上处理了该途径3-羟基丙酸产值过低的问题。该效果近来在生物技术期刊Metabolic Engineering上在线宣布。