亮氨酸-亮氨酸（Leu-Leu）二肽具有促进肌肉生长、抗氧化和调节免疫等多种生理功能，在医药和营养健康领域具有广阔应用前景。然而，传统化学合成方法存在步骤复杂、环境污染大等问题，而生物法合成又面临催化效率低、副反应多等技术瓶颈。

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所孙周通研究员带领团队，通过数据挖掘从 Pseudomonas sessilinigenes 中发现了一种新型L-氨基酸连接酶Lal，其催化效率（k_cat/K_m）是已知酶TabS的3.54倍，且热稳定性（T_m = 57 °C）较TabS（T_m = 39 °C）有显著提升。为解决二肽在宿主内易被降解的问题，研究人员利用CRISPR-Cas9系统敲除了大肠杆菌中四个内源性肽水解酶基因（pepA、pepB、pepD、pepN），成功构建了二肽积累能力显著增强的工程菌株。为进一步实现ATP自供给，引入来源于 Erysipelotrichaceae bacterium的多聚磷酸激酶EbPPK，建立了不依赖外源添加ATP的全细胞催化体系。通过系统优化共表达策略与反应条件，最终在20 mL反应体系中实现了 Leu-Leu 二肽的高效生物合成，时空产率达23.85 g/L/d，较初始菌株提升225%。

综上，该研究展示了合成生物学与酶工程在功能性肽类高效合成中的强大潜力，为工业级二肽绿色生物制造提供了可行方案，具有重要的科学价值与应用前景。

该研究工作得到了国家自然科学基金等项目支持，近期发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry期刊。常州大学客座硕士研究生朱子铭为第一作者，常州大学蔡志强教授、天津工生所曲戈博士（现任华中农业大学教授）与孙周通研究员为论文共同通讯作者。

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全细胞催化合成亮氨酸-亮氨酸二肽示意图