近日，生命与医药学院马钦元/高秀珍团队依托山东理工大学与金城医药共建的合成生物学与工程生物技术研究院，在神经保护剂胞磷胆碱（CDP-choline）的生物合成领域再次取得重要进展。相关成果以“AI-guided evolution of membrane-associated cytidylyltransferase and systems metabolic engineering enable high-titer CDP-choline biosynthesis”为题发表在工程与化工领域国际顶刊Chemical Engineering Journal（IF 13.2）上。

胞磷胆碱在维持细胞膜完整性和神经修复等领域具有临床应用价值。利用枯草芽孢杆菌等微生物细胞工厂合成胞磷胆碱，是一种具有发展潜力的绿色制造策略。然而，该合成途径中的核心限速酶——磷酸胆碱胞苷转移酶（CCT）存在动力学缓慢的问题，且由于其是一种复杂的膜结合蛋白，缺乏高质量的晶体结构，导致传统的基于结构的酶工程改造面临挑战。为解决这一问题，研究团队构建了物理信息辅助和进化指导的综合策略。团队首先通过多维度筛选与深度学习工具，挖掘出底盘相容性良好的候选酶MsCCT；随后引入多视图集成的蛋白质语言模型（PLM），突破了缺乏结构模板的限制，进化出活性提升2.4倍的突变体MsCCT^M3。将该酶引入前期优化的枯草芽孢杆菌中后，多组学分析揭示其代谢瓶颈已转移至上游前体供应。最终，该工程菌株在5 L发酵罐中产量达5.65 g/L，时空产率提升34.7%。该工作不仅为胞磷胆碱的工业化提供了高效菌株，也为复杂膜蛋白的改造提供了数据驱动的新思路。

该研究得到了山东省重大科技创新工程（2025CXGC010608）的支持，2023级硕士研究生张欣然和山东理工大学生命与医药学院青年教师杨绍梅为本文共同第一作者，山东理工大学生命与医药学院马钦元教授和高秀珍教授为本文共同通讯作者，山东理工大学为唯一通讯单位。

文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.178324。

初审：赵泽涛

复审：王晴晴

审核：杜兆康