体外胆红素合成酶系

效价提升20倍

通过多酶级联与副产物协同调控，解决血红素途径中Fe²⁺氧化降解与CO抑制瓶颈，实现高效可放大的体外胆红素合成。

Zhentao, Jiang · Caokai, Zhu · Yamiao, Li · 朱强 · Zheng, Mingyue · Zhang, Wenchi · 张荣珍

Nature Communications 2025

参数信息

胆红素效价

1.7 g/L

改进后产率

80.1 %

技术优势

去除CO复活酶

引入一氧化碳脱氢酶清除CO，解除血红素加氧酶的产物抑制，恢复其激活O₂的能力。

螯合Fe²⁺防降解

通过竞争性铁螯合和质子化状态调控，抑制Fe²⁺与去质子化中间体的配位，阻断O₂介导的自由基开环降解，使产率提升至80.1%。

NADPH再生降成本

偶联甲酸脱氢酶再生NADPH，避免昂贵辅因子的过量添加，使体系经济可行。

应用场景

• 血红素代谢工程：揭示血红素途径中Fe²⁺降解机制，提供稳定化策略，用于改造相关代谢通路。
• 体外合成生物学：展示体外多酶体系克服产物抑制和氧化损伤，为无细胞生产复杂分子提供范例。
• 多酶级联催化：级联反应中协同控制CO和Fe²⁺等抑制性副产物，提升整体催化效率。
• 胆红素生物合成：实现1.7 g/L的胆红素高效合成，突破传统低产率限制。
• 药物中间体：提供可放大的胆红素合成路线，作为药物中间体生产的经济替代方案。