近日，中科院大連化學物理研究所研究員趙宗保團隊在非天然輔酶研究領域取得新進展，研製出煙酰胺胞嘧啶二核苷酸（NCD）合成酶和NCD自給型微生物細胞，並成功用於構建高選擇性物質代謝途徑。相關研究成果發表在《自然—通訊》上。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）是細胞內不可或缺的輔酶，廣泛參與代謝等過程，因此改變NAD水準導致的生物學效應難以預測。為突破調控天然輔酶的局限，趙宗保團隊致力於基於非天然輔酶的合成生物學研究。

該研究以煙酸單核苷酸腺苷酰轉移酶為模板，半理性設計並改造其底物煙酸單核苷酸和腺苷三磷酸的結合口袋，獲得偏好煙酰胺單核苷酸（NMN）和胞苷三磷酸（CTP）的突變體，即NCD合成酶（NcdS）。該團隊在大腸桿菌中表達NcdS，實現利用內源的CTP和NMN合成NCD；通過強化前體合成步驟，胞內NCD含量可超過天然輔酶，達到5.0毫摩爾/升，獲得NCD自給型平臺菌株。此外，該團隊還通過表達NCD偏好型蘋果酸酶和D—乳酸脫氫酶，實現NCD介導的L—蘋果酸高選擇性轉化為D—乳酸。

該工作為細胞內合成非天然輔酶奠定了基礎，為後續合成生物學和化學生物學研究提供了參考。