β-烟酰胺单核苷酸（NMN）循环系统助力醛类化合物合成

β-烟酰胺单核苷酸（NMN），CAS号：1094-61-7，具有在人体细胞能量生成中扮演重要角色。近年来的研究发现，β-烟酰胺单核苷酸（NMN）具有抗衰老、DNA修复、治疗糖尿病、提高心血管健康等多种有益健康的作用。近日，加州大学尔湾分校的李晗团队发现β-烟酰胺单核苷酸（NMN）依赖的氧化还原辅因子循环系统有助于醛类化合物的合成。

β-烟酰胺单核苷酸是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）的合成底物，参与细胞内NAD的合成。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 (NADP) 是细胞能量转化的重要辅酶和代谢物，在维持细胞生长、分化和能量代谢以及细胞保护方面起着重要作用。而NAD/NADP与各类醛脱氢酶的相互作用会消耗醛，使醛类化合物的生物合成变得复杂且存在挑战。

基于此，研究人员通过一系列工作构建了一种β-烟酰胺单核苷酸（NMN）依赖的氧化还原辅因子循环系统，利用其在胞内建立途径专一的氧化还原驱动力，可大大提高醛类化合物的生物合成效率。

重组大肠杆菌利用假单胞菌XenA 实现两种在大肠杆菌中极易被还原的醛之间的转化，不同辅因子存在时XenA均可催化柠檬醛发生加氢反应。所以无论全细胞生物合成或利用细胞粗提液，异源合成途径生成的醛均有可能被宿主菌中的脱氢酶还原为醇，使目的反应无法发生。而引入NMN循环系统后，因胞内累积的还原型辅酶NMNH无法被其他醇醛脱氢酶消耗，该浓度梯度促进了XenA参与的合成反应，并阻断了底物向其他代谢途径的流通，使目的产物转化率大大提升。

总之，β-烟酰胺单核苷酸（NMN）依赖的氧化还原辅因子循环系统能够使醛在大肠杆菌粗裂解液和整个细胞中积累，得益于NMN的外源代谢途径与宿主菌内源代谢途径的相互作用可将柠檬醛转化为香茅醛，而实现最低的副产物转化率。这项研究为β-烟酰胺单核苷酸（NMN）的应用提供了新的方向，在难以预测或复杂生物系统中构建人工代谢途径具有重要意义。

相关链接：β-烟酰胺单核苷酸

参考文献：Kelly N. Richardson, William B. Black, Han Li*,Aldehyde Production in Crude Lysate- and Whole Cell-Based Biotransformation Using a Noncanonical Redox Cofactor System[J].ACS Catal., 2020, 10, 8898–8903, DOI: 10.1021/acscatal.0c03070