[发明专利]在无细胞生物合成系统中对代谢通量的控制

权利要求书

1.一种在包含复杂的一组酶的无细胞系统中控制代谢通量率以产生感 兴趣途径的期望产物的方法，所述方法包括：

取得代谢性能的测量；

通过进行一个或多个步骤基于所述测量调整代谢性能，所述步骤包括： (i)改变所述无细胞系统中的酶水平；(ii)改变底物的供给速率，这控制 到所述无细胞系统的氧化还原通量或碳通量；(iii)改变添加到所述无细胞 系统的O₂；(iv)通过改变跨膜泄露，控制电子传递系统的效率；

其中所述感兴趣途径中存在的酶催化所述期望产物的产生。

2.权利要求1的方法，其中代谢性能的测量包括测量腺嘌呤代谢物。

3.权利要求2的方法，其中所述腺嘌呤代谢物是烟酰胺腺嘌呤二核苷 酸。

4.权利要求3的方法，其中所述烟酰胺腺嘌呤二核苷酸是NAD，NADH， NADP和NADPH的一种或多种。

5.权利要求1的方法，其中所述代谢性能的测量包括测量ATP或ADP。

6.权利要求1的方法，其中连续监控并控制溶解的氧浓度和pH。

7.权利要求1的方法，其中在所述无细胞系统中改变酶的步骤包括增 加葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性。

8.权利要求1的方法，其中在所述无细胞系统中改变酶的步骤包括增 加磷酸葡萄糖异构酶的活性。

9.权利要求1的方法，其中在所述无细胞系统中改变酶的步骤包括增 加转氢酶的活性。

10.权利要求7-9任一项的方法，其中增加活性的步骤包括向所述无细 胞系统添加所述酶。

11.权利要求7-9任一项的方法，其中增加活性的步骤包括向所述无细 胞系统中添加所述酶的编码系列，其中所述编码序列被翻译。

12.权利要求1的方法，其中响应所述取得测量而增加O₂。

13.权利要求1的方法，其中改变跨膜泄露的步骤包括向所述无细胞系 统添加二硝基酚。

14.权利要求1的方法，其中当所述测量表明代谢性能将受益于NADPH 和核酮糖-5-磷酸的浓度增加时，增加葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的酶活性。

15.权利要求1的方法，其中当所述测量表明代谢性能将受益于核酮糖 -5-磷酸的浓度增加而不增加NADPH时，增加葡萄糖-6磷酸脱氢酶和转氢酶 的酶活性；增加O₂；并增加质子泄露。

16.权利要求1的方法，其中当所述测量指示代谢性能将受益于丙酮酸 衍生物的浓度增加时，增加葡萄糖磷酸异构酶的酶活性；增加O₂；并增加 质子泄露。

17.权利要求1的方法，其中当所述测量指示代谢性能将受益于ATP和 丙酮酸衍生物的浓度增加时，增加葡萄糖磷酸异构酶的酶活性；并增加O₂。

18.根据权利要求1-17任一项的方法，其中所述无细胞系统包含微生物 细胞裂解物。

19.权利要求18的方法，其中所述微生物细胞裂解物不经分级而利用。