近年来，烟酰胺单核苷酸（NMN）因其在人体内作为NAD⁺合成前体的重要作用而备受关注。NMN不仅在细胞能量代谢中扮演关键角色，还被证明对人体健康有积极影响。传统的NMN化学合成方法存在环境不友好和立体选择性低的问题，而生物合成途径则因其高立体选择性和环境友好性而成为研究热点。大肠杆菌作为一种广泛用于精细化学品生产的微生物，因其快速生长和易于遗传操作的特性，被广泛用于NMN的生物合成。然而，如何通过代谢工程提高NMN的产量，仍是一个亟待解决的科学问题。

中国科学院天津工业生物技术研究所毕昌昊研究员带领的合成生物技术研究团队和张学礼研究员带领的微生物代谢工程团队合作，通过系统工程化改造大肠杆菌，成功开发了大肠杆菌中NMN的从头合成途径，有效提高了NMN的体内代谢产量。首先，研究人员通过基因编辑技术敲除了pncC和nadR基因，实现较原始菌株超过100倍的NMN产量提升；随后，研究人员对NMN 从头合成途径进行了优化，并将其与 NadV 介导的 NMN 生物合成途径整合，并引入两种转运蛋白增强了NAM的吸收和NMN的外排，将 NMN 产量提升至约1300 μM；最后，通过优化改造PRPP合成酶，进一步提升NMN产量，在摇瓶水平发酵24小时后超过 3000μM。该工作为NAD⁺补救途径及其在大肠杆菌能量代谢中的作用提供了新的见解，同时也有助于进一步推动合成生物学在生物制药和健康产业应用中的发展。

该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动、中国科学院青年创新促进会和天津市自然科学基金的资助，相关研究结果以封面文章形式发表于ACS Synthetic Biology期刊。天津工业生物所助理研究员王鹏举和大连工业大学学生马一丹是该论文第一作者，天津工业生物所毕昌昊研究员、张学礼研究员为通讯作者。

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双途径合成NMN示意图

NMN与人体健康