ABSTRACT部分
研究团队针对传统石化法生产1-丙醇的不可持续性问题，开创性地利用超嗜热古菌Pyrococcus furiosus（Pfu）构建了高温生物合成系统。这种极端微生物的最适生长温度达100°C，通过引入来自中度嗜热菌的异源酶系，成功实现了从糖类到1-丙醇的转化。

INTRODUCTION部分
1-丙醇作为重要化工原料，当前主要依赖石油炼制。虽然大肠杆菌等微生物已被改造用于生产，但中温发酵存在染菌风险大、冷却成本高等缺陷。Pfu作为天然感受态的超嗜热古菌，其基因组已建立精确编辑系统，此前成功改造用于生产3-羟基丙酸（3-HP）等化学品。本研究基于3-HP生产菌株MW130，通过扩展代谢途径实现1-丙醇合成。

RESULTS AND DISCUSSION部分
策略设计：研究者巧妙设计九步反应途径：前六步采用M. sedula的3-HP/4-HB固碳循环酶（E1-E6），将乙酰辅酶A转化为丙酰辅酶A；后三步利用Pfu内源的乙酰辅酶A合成酶（ACS）和醛铁氧还蛋白氧化还原酶（AOR），配合Thermoanaerobacter X514的AdhA完成最终转化。值得注意的是，该途径与乙醇合成存在交叉，导致副产物积累。

菌株构建：通过基因组岛GR1和GR3位点插入两个合成操纵子，包含9个异源基因（7个来自M. sedula，2个来自Thermoanaerobacter）。采用S-layer蛋白强启动子（P_slp）驱动表达，并优化核糖体结合位点（RBS）。通过ΔadhF突变证实内源乙醇脱氢酶对1-丙醇合成影响有限。

温度调控：创新性地采用温度转换策略——先在98°C培养至对数期（1×10⁸ cells/mL），再降至75°C激活异源酶活性。静态培养获得0.49mM产量，而15L发酵罐通过补料策略将产量提升至0.95mM。研究揭示1-丙醇主要在稳定期合成，与细胞生长呈解耦联现象。

代谢瓶颈：基因组尺度代谢模型（iGEM_Pfu）分析显示：理论最大产量5.9mM远超实际值。通量采样鉴定出12个限速步骤，包括E1羧化酶活性不足等。关键发现是ATP供给成为主要限制因素，而NADPH供应充足。模型建议通过增强丙酮酸氧化还原酶（POR）活性、抑制ALS支路来优化碳流向。

MATERIALS AND METHODS部分
采用天然感受态COM1菌株进行基因操作，通过pyrF标记进行阳性/阴性筛选。代谢物检测采用GC-FID和HPLC-RID联用技术。碳平衡计算涵盖11种产物，包括相容性溶质二肌醇磷酸等特殊组分。随机通量采样采用OptGpSampler算法，模拟1000次获得稳态分布。

CONCLUSIONS部分
该研究首次在超嗜热菌中建立1-丙醇合成途径，产量达mM级。温度转换策略成功解决异源酶热稳定性矛盾，发酵罐实验证实补料可提升产量。代谢模型为后续优化指明方向，特别是ATP供应和途径选择性的改进。这项工作为高温生物制造平台开发提供了范式，其经验可推广至其他高值化学品的生物合成。