德纳化学

光遗传学技术将酵母变成高效“生化工厂”

http://www.chem.hc360.com2018年03月30日08:22 来源:中化新网T|T

    慧聪化工网讯:对酵母等微生物进行基因改造,用来生产人类所需的化合物,这样的生物合成技术已经常见。美国一项新研究说,将光遗传学技术与生物合成技术相结合,可以大幅提高生产效率。

    光遗传学技术是一种操控细胞的方法,即把特定基因改造得对光敏感,然后用光来打开或关闭基因功能,影响细胞活动。该技术已对神经科学等领域产生重大影响,但用于调控生物合成中的细胞代谢还是首次。

    美国普林斯顿大学最近发布的新闻公报说,该校研究团队用光控制转基因酵母,让酵母在“繁殖”与“劳动”两种状态之间及时切换,高效生产化工原料异丁醇,效率可达到以往方法的5倍。

    异丁醇广泛应用于化工、汽车等多个领域。酵母具备合成异丁醇的能力,不过自然发酵时只会生产微量异丁醇,主要产物是乙醇和二氧化碳。转基因手段能增加异丁醇产量,但异丁醇对酵母有毒性,浓度超过一定水平就会导致菌群死亡。

    研究人员给酵母植入一个经改造的光敏基因,使其对特定的蓝光敏感。在受到蓝光照射时,酵母会正常生长繁殖,分解葡萄糖生产乙醇,同时抑制异丁醇生产;而在撤除光照后,异丁醇生产线就会启动。让光照时间有恰当的间隔,就可以取得较高的异丁醇产量,同时维持菌群存活。

    与采用化学物质调节的方法相比,光照的成本低、作用速度快,并且能在任意时刻打开或关闭光源,实现精确调控。研究人员希望将这一思路运用于其他微生物乃至人体细胞,帮助开发新的生物合成工艺或治疗手段。

    相关论文已经发表在英国《自然》杂志上。

责任编辑:陈晓辉

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