近日，公司应汉杰院士团队朱晨杰教授课题组在Nature子刊《Nature communications》期刊上发表了题为“Engineering artificial biosynthetic pathway enables simultaneous production and in-situ bio-dyeing of indigoids for textiles”的研究论文。公司2022级博士生那祺和博士后张肖旺为共同第一作者，朱晨杰教授和谭卓涛副教授为论文的共同通讯作者。

靛蓝类染料作为历史悠久的经典着色剂，其规模化生产长期受限于高污染、高水耗的传统化学工艺。化学合成路径涉及剧毒试剂，而后续染色过程需依赖连二亚硫酸钠将不溶性染料还原为可溶形态，该步骤不仅消耗大量水资源，更产生难以处理的含硫废水。尽管已有研究尝试通过生物合成或酶促染色构建绿色替代方案，但合成与染色环节往往相互割裂，未能从根本上解决过程复杂、原子经济性低及水耗严重等问题。

为此，研究团队提出了一种“一锅一步”整合策略，将靛蓝类染料的生物合成与原位染色过程整合于同一体系。该研究设计了一条人工氧化还原中性的级联生物合成途径，通过醇脱氢酶HLADH催化氨基醇氧化，并结合含黄素单加氧酶mFMO催化吲哚羟基化，实现从氨基醇前体直接生成靛蓝类染料。该途径利用酶促“借氢”机制，使NAD(P)H在HLADH与mFMO之间自主循环再生，无需外源添加辅酶再生系统，从而构建出高效、原子经济性高的自循环催化体系。

研究进一步通过全细胞催化体系将该合成途径应用于织物染色。在重组大肠杆菌中共同表达HLADH与mFMO，可在合成染料的同时，利用生成的无色靛白中间体直接对浸渍于反应体系中的纤维进行着色，从而实现生物合成与原位染色的同步完成。该集成策略不仅显著降低了染料生产过程中的水耗与废水排放，而且展现出优异的底物普适性。朱晨杰其在原子经济性、E-factor等方面的评估结果也表明该路线具备良好的应用前景。

该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省合成生物基础研究中心等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67935-7

图文：朱晨杰；单位：威廉希尔；审核：庄伟