常见食品细菌有望被改造为维生素生产工厂，为营养和医药领域带来革命性变革。
莱斯大学科学家发现，乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）通过精妙调控维生素K₂（甲基萘醌）关键前体的合成，既保障自身生长又避免毒性物质积累。这种细菌广泛存在于奶酪、酸奶等发酵食品中，具有益生菌特性。
研究通讯作者卡罗琳·阿乔-弗兰克林教授指出："维生素生产微生物将革新营养和医药领域，但需先破解其内在调控机制。我们的工作揭示了乳酸乳球菌如何精准调控K₂前体产量，这使我们能精确重构其代谢通路。"
这种改造方法可提升营养补充剂和强化食品的品质，使维生素生产更经济环保。相比化学合成或动植物提取，微生物工程方案具有显著优势。研究团队采用三重创新方法：
- 高敏生物传感器：在大肠杆菌中构建的新型传感器灵敏度是传统方法的数千倍
- 基因编辑技术：调控生物合成通路中的酶表达水平
- 数学建模：建立代谢通路的动态预测模型
研究显示，前体物质的可用性和基因排列顺序共同构成了产量天花板。通过同步优化底物供应、酶表达和基因顺序，成功突破天然产量限制。这类似于在烘焙时既增加烤盘又确保面粉充足，并调整制作流程。
共同作者奥列格·伊戈欣教授解释："当底物耗尽时，细胞会触及天然产量上限。单纯增加酶表达量无法突破这个瓶颈。"生物化学家李思亮补充："我们找到了同时突破这两重调控的改造方案。"
该技术的应用前景包括：
- 开发含维生素K₂的益生菌制剂
- 降低现有维生素K₂生产成本
- 实现偏远地区甚至太空环境的维生素自主生产
阿乔-弗兰克林教授特别强调："微生物产生的维生素K₂可能比传统药片更易吸收。这种技术还可拓展到维生素C、B₁₂等其他维生素的生产。"
维生素K₂缺乏可能导致出血倾向、颅内出血等严重健康问题。目前美国已将新生儿维生素K注射列为标准护理。该研究为解决膳食维生素缺乏问题提供了全新方案。
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