煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide, NAD）是生物體不可或缺的輔酶。調控NAD水平被廣泛應用于設計細胞的性能，但由于NAD關聯大量代謝反應，導致其調控策略的可預見性低。
近期，中國科學院大連化學物理研究所研究團隊在非天然輔酶研究領域取得新進展。該團隊以煙酸單核苷酸(Nicotinic Acid Mononucleotide, NaMN)腺苷酰轉移酶(NadD)為模板，半理性設計并改造其底物NaMN和腺苷三磷酸(Adenosine triphosphate, ATP)的結合口袋，獲得偏好煙酰胺單核苷酸(Nicotinamide Mononucleotide, NMN)和胞苷三磷酸(Cytidine Triphosphate, CTP)的突變體——煙酰胺胞嘧啶二核苷酸合成酶 (Nicotinamide Cytosine Dinucleotide Synthetase, NcdS)。研究人員在大腸桿菌中表達NcdS，實現了利用內源的CTP和NMN合成煙酰胺胞嘧啶二核苷酸(Nicotinamide Cytosine Dinucleotide, 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5.0mM，獲得NCD自給型平臺菌株。此外，研究人員通過表達NCD偏好型蘋果酸酶和D-乳酸脫氫酶，發現可將蘋果酸高選擇性轉化為D-乳酸，表明胞內形成了NCD介導的代謝子系統，對精準調控NAD關聯代謝具有重要參考價值。
該項研究解決了胞內NCD供給難題，為基于非天然輔酶的合成生物學和化學生物學研究奠定了基礎。相關研究成果發表在《Nature Communications》雜志。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-22357-z
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