近日，中科院大连化学物理研究所赵宗保研究员团队成功构建出甲酸驱动、非天然辅酶介导的途径选择性物质和能量传递体系，为理性调控胞内能量传递和二氧化碳固定研究提供了新思路。研究成果发表在《德国应用化学》上。

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）是胞内不可或缺的辅酶，参与能量传递等复杂代谢过程。改变胞内NAD等辅酶水平，会导致全局性且难以预测的生物学效应。为突破基于天然辅酶代谢调控的局限，研究人员致力于非天然辅酶相关研究。通过定向进化获得了多种氧化还原酶的非天然辅酶依赖型突变体，构建出正交氧化还原催化体系。此外，对亚磷酸脱氢酶进行辅酶偏好性改造，阐释了辅酶偏好性改变的分子基础，并构建了亚磷酸驱动的有机酸合成体系，选择性向工程菌的物质代谢途径传递能量。

本项研究通过定向进化获得非天然辅酶烟酰胺胞嘧啶二核苷酸（NCD）偏好型甲酸脱氢酶（FDH*），在纯酶水平耦联NCD偏好型苹果酸酶突变体（ME*），构建了新的正交氧化还原体系，证明其可利用甲酸来源的碳和还原力进行丙酮酸还原羧化；进一步在微生物细胞内构建甲酸驱动、NCD介导的苹果酸生物合成体系。

此项研究逆转了胞内苹果酸节点的代谢流方向，对人工设计代谢途径、选择性调控细胞物质能量代谢具有重要参考价值。