近期，我校生物工程学院穆晓清副教授课题组在辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成方面取得重要进展，研究成果“Improving the production of NAD+ via multi-strategy metabolic engineering in Escherichia coli”正式发表于Metabolic Engineering (IF = 7.263 )（https://doi.org/10.1016/j.ymben.2021.01.012）。
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）是参与许多生理过程的必需辅酶。近年来，随着绿色生物技术的发展，NAD+在生物催化领域以及医药行业已经显示出其巨大的应用价值。尽管目前已经开发出构建NAD+高产菌株的生物技术，但是其低生产率仍然阻碍了其大规模的应用。
穆晓清副教授团队展示了通过削弱产物降解途径、强化合成途径关键酶、增加合成底物供给和调控能量代谢等多策略代谢工程解决大肠杆菌中NAD+生产的瓶颈。首先，阻断NAD（H）的降解途径会使胞内NAD+的积累提高39％。第二，过表达NAD +的 Preiss-Handler合成途径中的关键酶，可以导致NAD +浓度提高221％。第三，将PRPP合成模块和Preiss-Handler途径结合起来以增强辅酶合成前体物质的供应，使NAD+含量提高520％。第四，增加ATP含量导致NAD +胞内浓度提高170％。最后，结合以上所有改造策略，构建了高产NAD +菌株，其细胞内NAD+浓度达到26.9μmol/ g DCW，是出发菌株的834％。这项研究通过多策略调控代谢工程设计了高效生产NAD+的菌株，为进一步扩大辅酶类天然产物的生物合成和工业化应用奠定了基础。
图一. 辅酶NAD +的合成代谢调控途径
穆晓清副教授为该论文的通讯作者和共同第一作者，2018级硕士生杨琳琰为该论文的第一作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金（Nos.21336009, 21176103）、国家高技术研究发展计划 (No.2015AA021004)、高等学校学科创新引智计划(No.112-2-06)的资助。
图二. 提高大肠杆菌NAD+生物合成的多策略代谢工程改造效果图
