As the initial step in carbohydrate catabolism in cells, the substrate-specific transporters via active transport and facilitated diffusion play a decisive role in passage of sugars through the plasma membrane into the cytoplasm. The SecY complex (SecYEG) in bacteria forms a membrane channel responsible for protein translocation. This work demonstrates that weakening the sealability of the SecY channel allowed free diffusion of sugars, including glucose, fructose, mannose, xylose, arabinose, and lactose, into the engineered cells, facilitating its rapid growth on a wide spectrum of monosaccharides and bypassing/reducing stereospecificity, transport saturation, competitive inhibition, and carbon catabolite repression (CCR), which are usually encountered with the specific sugar transporters. The SecY channel is structurally conserved in prokaryotes, thus it may be engineered to serve as a unique and universal transporter for bacteria to passage sugars as demonstrated in Escherichia coli and Clostridium acetobutylicum.

d-Allulose, a C-3 epimer of d-fructose, has great market potential in food, healthcare, and medicine due to its excellent biochemical and physiological properties. Microbial fermentation for d-allulose production is being developed, which contributes to cost savings and environmental protection. A novel metabolic pathway for the biosynthesis of d-allulose from a d-xylose-methanol mixture has shown potential for industrial application. In this study, an artificial antisense RNA (asRNA) was introduced into engineered

D-allulose, a naturally occurring monosaccharide, is present in small quantities in nature. It is considered a valuable low-calorie sweetener due to its low absorption in the digestive tract and zero energy for growth. Most of the recent efforts to produce D-allulose have focused on in vitro enzyme catalysis. However, microbial fermentation is emerging as a promising alternative that offers the advantage of combining enzyme manufacturing and product synthesis within a single bioreactor. Here, a novel approach was proposed for the efficient biosynthesis of D-allulose from glycerol using metabolically engineered Escherichia coli. FbaA, Fbp, AlsE, and A6PP were used to construct the D-allulose synthesis pathway. Subsequently, PfkA, PfkB, and Pgi were disrupted to block the entry of the intermediate fructose-6-phosphate (F6P) into the Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) and pentose phosphate (PP) pathways. Additionally, GalE and FryA were inactivated to reduce D-allulose consumption by the cells. Finally, a fed-batch fermentation process was implemented to optimize the performance of the cell factory. As a result, the titer of D-allulose reached 7.02g/L with a maximum yield of 0.287g/g.