γ-氨基丁酸（GABA）是一种天然存在的非蛋白质氨基酸，具有降血压、抗抑郁、抗惊厥、改善睡眠等多种重要的生理功能，在食品、医药、化工等领域具有广阔的应用前景。以磷酸吡哆醛为辅酶的谷氨酸脱羧酶（GAD），能专一、不可逆地催化谷氨酸脱去α-羧基生成GABA。如何通过蛋白质工程及代谢工程等技术手段实现生物催化法高效制备GABA，一直是国内外学者研究的热点。近日，我院黄俊教授团队在该领域取得重大进展。
研究人员与上海交通大学合作，选择GABA高产菌株（Lactobacillus brevis CGMCC 1306）中的GAD作为研究对象，通过对其进行重组表达、纯化、结晶初筛及优化，而后利用X-射线衍射及分子置换法，首次实现了乳酸菌源GAD晶体结构的解析（PDB ID: 5GP4），也为后续基于该晶体结构实现计算机辅助的新功能酶设计奠定了实验基础。相关研究成果已在线发表于国际期刊《Biochemical and Biophysical Research Communications》上（https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2018.07.102；5-Year Impact Factor: 2.455），黄俊教授为第一作者，浙江大学梅乐和教授为通讯作者。
此外，为从细胞水平上阐明L. brevis CGMCC 1306的GABA高产机理，研究人员通过实时荧光定量PCR和基于温敏性pGhost4系统的染色体无痕敲除技术等手段进一步解析了该菌株染色体上gad operon的转录表达调控机制，并探讨了GAD system中GadA，GadB及GadC等关键蛋白在细胞抵御酸胁迫及GABA合成过程中的作用。在此基础上，通过代谢工程手段实现了基于L. brevis细胞工厂的GABA高效合成。该研究不仅揭示了L. brevis高效合成GABA的机理所在，也为实现食品级GABA的工业化生产提供了新的视野。相关研究成果已在线发表于微生物代谢工程领域重要期刊《Microbial Cell Factories》上（https://doi.org/10.1186/s12934-018-1029-1；5-Year Impact Factor: 4.295），青年教师吕常江博士为第一作者，黄俊教授与浙江大学梅乐和教授为共同通讯作者。
