由杜邦开发的主要的1,6-己二胺工业生产工艺是以丁二烯作为起始原料的能源密集型多级化学反应(图 1a)。虽然成功地大规模应用,但该工艺仍然存在使用剧毒的氰化氢、苛刻的反应条件和不理想的选择性等问题。相比之下,生物催化有着温和的反应条件和出色的选择性等优势。目前,人工设计的生物级联催化已引起越来越多的关注,因为它能够从简单、廉价且易于获得的起始原料通过一锅法高效合成目标产物。


由于整条路线包括了多种不同种类的酶,因此,如何构建可以高效催化整个反应的大肠杆菌微生物组是一个非常重要的问题,作者基于CRISPR-Cas9介导的基因组编辑和模块化的酶分子组装构建了不同种类的细胞模块2和3,并对其进行了系统的优化,最终选择出效果最好的细胞模块2和3并与细胞模块1组成大肠杆菌微生物组EC 2_3和EC 1_2_3。构建的大肠杆菌微生物组可以实现从环烷烃或环烷醇出发高效合成α,ω-二胺(图3),尤其是对于1,6-己二胺,当使用环己醇和环己烷作为底物时,分别获得高达16.5mM和7.6mM的产物浓度,为工业生产1,6-己二胺的高能耗高污染等问题提供了理想的解决方案。

Zhongwei Zhang, Lin Fang, Fei Wang, Prof. Yu Deng, Prof. Zhengbin Jiang, Prof. Aitao Li
文章的第一作者为湖北大学博士研究生张中伟和硕士研究生方淋,通讯作者为湖北大学李爱涛教授。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202215935







