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上海交通大学，Nature Synthesis！

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2025-06-12 23:57

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48 倍。

图文解析

图 1. iMECS 技术原理与对比优势

要点：

图 1 解析了木质素生物转化的三种路径差异。传统纯酶法（紫色箭头）需添加多种辅因子，成本高昂；微生物全细胞催化（绿色箭头）因酶活性失衡导致产量低下； iMECS 平台（粉色箭头）通过三个核心模块突破瓶颈——首先，无细胞生物催化模块直接表达目标酶，避免细胞膜屏障与纯化步骤；其次，多辅因子循环模块（如 MatB 再生丙二酰辅酶 A ， PPK 再生 ATP ）实现能量自供给；最后，质粒比例精细调控平衡酶活性。图中对比显示， iMECS 路径以“无辅因子、高生产率”为核心优势，为木质素衍生芳香物（如香兰素、姜黄素）构建原子经济性转化桥梁。

图 2. 姜黄素高效合成与自动化优化

要点：

研究以姜黄素为模型验证 iMECS 可行性。关键发现包括：筛选到超热稳定酶 CtFCS （源自 Caldimonas thermodepolymerans ），其催化活性较植物源 4CL 提升 4.1 倍（ 115.3 vs 28.1 mg/L ）；设计 MatB-PPK 辅因子循环模块，以多聚磷酸和丙二酸为廉价底物驱动 ATP 与 CoA 再生；建立自动化液体处理平台， 24 小时内测试 1296 种质粒组合（ FCS:CUS:MatB:PPK=2:1:3:2 ），转化率达 95.31% ，生产率 0.175 g/L/h ，较全细胞体系提升 1455% 。图中进化树分析揭示微生物源 FCS 具有更高催化适应性，为酶元件筛选提供指导。