简介
戊烯二酸是一种不饱和的二元羧酸，是一种潜在的生物可降解聚合物的前体。在增塑剂、粘合剂、杀菌剂等方面有广发的应用，它很容易被通过化学加氢的方法转变成戊二酸。
图一 戊烯二酸
生物合成
Adkins等人通过对大肠杆菌中赖氨酸的降解途径进行改造，实现了戊二酸的生物合成，但是产量较低。戊烯二酸的合成前体物质是α-酮戊二酸，生物合成戊烯二酸的路径中引入6个基因。发酵数据显示最终戊烯二酸的产量能够达到2.7mM。然而在这个发酵过程中添加了10mM的谷氨酸，这在大规模的生产过程中，经济上是不可行的。为了实现戊二酸的高效生物有效合成，可以先利用大肠杆菌作为底盘生物实现戊烯二酸的生物合成。
戊烯二酸的生物合成路径是先实现莽草酸到水杨酸的转化，之后进一步延伸到戊烯二酸的合成。中间产物儿茶酚是芳香族化合物降解过程中的常见产物，在水杨酸到儿茶酚的转化过程中涉及到水杨酸1-加单氧酶(NahG编码的)。儿茶酚的开环方式有两种：对称开环和不对称开环。不对称开环是在儿茶酚2,3-双加氧酶(C23O编码的)的催化作用下实现儿茶酚到黄色的2-羟基粘糠酸半醛(2-HMS)的转化。接下来2-羟基粘糠酸半醛脱氢酶(DmpC编码的)催化2-HMS后得到2-酮基己烯二酸。α-酮异戊酸脱羧酶(KivD编码)，具有较宽的底物选择性，用它催化2-酮基己烯二酸的脱羧反应。琥珀酸半醛脱氢酶（GabD编码)在生物合成戊二酸的路径中报道过，它可以实现醛基到羧基的转化。将上述反应连接起来就设计好了从简单的碳源葡萄糖出发到戊烯二酸的生物合成路径如图二所示[1]。
图二 戊烯二酸的生物合成路径
参考文献
[1]任彦仙. 大肠杆菌代谢工程生产苯酚及戊烯二酸[D].北京化工大学,2016.