圖1由代謝網絡分析確定聚3-羥基丁酸酯（P3HB）合成最優途徑

（a）常規途徑由于丙酮酸脫氫步驟的碳損失1個葡萄糖（6個碳原子）只能生成1個P3HB（4個碳原子），碳摩爾得率為0.67；（b）通過代謝網絡模型計算得到新途徑通過蘇氨酸循環由1個葡萄糖得到1.28個P3HB，碳摩爾得率提高到0.85。新途徑的實現可顯著降低原料成本

外源基因的引入不但可以使細胞從無到有獲得合成新產品的能力，也可以形成新的途徑提高已有產品的得率。Bogorad?等通過在大腸桿菌中引入來源于?B. adolescentis?的戊糖/己糖磷酸轉酮酶（Fxpk）構建了非氧化酵解途徑（non-oxidative glycolysis，NOG）。通過該途徑可以實現?1?個葡萄糖生成?3?個乙酸，即完全沒有碳損失（圖?2）。我們在大腸桿菌?iJO1366?模型中引入該反應后通過?FBA?分析對上百種生物產品的理論得率進行了計算，發現至少有幾十種生化產品的得率都有了顯著提高。在這一計算結果指導下，構建了含?NOG?途徑的大腸桿菌菌株并分別用于?P3HB、丙酮和異丙醇的生產。改造后的菌株與出發菌株相比得率均有顯著提高。最近?Meadows?等將?NOG?途徑引入到釀酒酵母細胞中構建了法尼烯合成細胞工廠，最終菌株法尼烯對葡萄糖的碳摩爾得率由?0.52?提高到?0.65。

相關文章