近日，江南大学生物工程学院周哲敏团队在乳酸链球菌素的生物制造方面取得重要进展。研究成果“Efficient production of nisin and diverse lanthipeptides in Escherichia coli through coordination of expression, modification, and maturation in a tailormade compartmentalized biosynthetic platform”发表于Chemical Engineering Journal （IF: 13.2）。
乳酸链球菌素作为目前唯一被批准作为食品防腐剂使用的抗菌肽，具有不易诱导耐药性的特点，在食品工业中具有重要应用价值，但传统生产高度依赖天然宿主乳酸乳球菌（Lactococcus lactis），面临生物量低、易产物抑制、遗传改造困难等产业瓶颈。将合成途径移植至模式宿主大肠杆菌虽为破局方向，却长期受困于严重的细胞毒性及依赖昂贵体外胰蛋白酶切割的工艺难题。
针对这一难题，通过创新的“区室化”与“时空协同调控”策略，研究团队揭示了异源合成毒性的底层机制：NisABC修饰复合体在细胞极发生非特异性聚集，导致细胞膜穿孔。为此，团队巧妙构建“周质空间专属合成车间”，利用Tat跨膜通路的“搭便车机制”，将庞大的修饰复合体完整转运至周质空间，实现物理隔离与高效折叠。同时，团队引入特异性前导肽切割酶NisP，采用"空间共定位与时序调控"协同策略，打通了“修饰-切割-熟化”的体内一站式合成通路，成功攻克了核糖体合成和翻译后修饰肽（RiPPs）在异源表达中的细胞毒性难题，首次在大肠杆菌中实现乳酸链球菌素（nisin）的5 L发酵罐高效量产，活性效价高达3000 IU/mL（465.5 mg/L），为多肽类药物的绿色生物制造搭建了通用型平台。
2021级博士生索菲娅为论文第一作者，崔文璟副教授和周哲敏教授为论文的共同通讯作者。这项工作得到了中国国家重点研发计划（2023YFC3402400）、国家自然科学基金（32171420、32271301、32301049）、111计划（编号：111-2-06）等项目的支持。
近年来，周哲敏教授在酶学与酶工程领域取得了丰硕的成果。相关研究发表于Advanced Science(2025,2024), Advanced Functional Materials(2025), Food Chemistry (2024,2023), Chemical Science(2024,2023)，等本领域权威期刊。
图1 图形摘要
