科學家將大腸桿菌轉化為僅依靠甲醇生長的合成甲基營養菌

2020-12-01 科學網

科學家將大腸桿菌轉化為僅依靠甲醇生長的合成甲基營養菌

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/8/13 21:00:22

中國臺灣「中研院」James C. Liao課題組成功將大腸桿菌轉化為僅依靠甲醇生長的合成甲基營養菌。相關論文於2020年8月10日在線發表於《細胞》。

研究人員使用代謝穩健性標準對大腸桿菌進行了重新編程，並隨後進行了實驗室開發，從而建立了可以有效利用甲醇作為唯一碳源的菌株。該合成甲基營養體通過插入序列（IS）介導的拷貝數變異（CNV）減輕了一個迄今為止尚未表徵的障礙（DNA-蛋白質交聯，DPC），並通過突變平衡了代謝流。

 

這種合成的甲基營養型菌株能夠在寬範圍的甲醇濃度下以與天然甲基營養型菌株相當的速率生長，進而證明了基因組編輯和微生物向性變化的進化，並擴大了生物單碳（C1）轉化的範圍。

 

據介紹，甲醇富含電子，可從甲烷或二氧化碳中衍生出來，是一種潛在的微生物可再生C1原料。儘管甲基營養菌用於吸收甲醇的核糖一磷酸（RuMP）循環與三個酶介導的典型糖代謝有所不同，但將非甲基營養生物轉化為可生長到高細胞密度的合成甲基營養菌具有挑戰性。

 

附：英文原文

Title: Converting Escherichia coli to a Synthetic Methylotroph Growing Solely on Methanol

Author: Frederic Y.-H. Chen, Hsin-Wei Jung, Chao-Yin Tsuei, James C. Liao

Issue&Volume: 2020-08-10

Abstract: Methanol, being electron rich and derivable from methane or CO2, is a potentially renewable one-carbon (C1) feedstock for microorganisms. Althoughthe ribulose monophosphate (RuMP) cycle used by methylotrophs to assimilate methanoldiffers from the typical sugar metabolism by only three enzymes, turning a non-methylotrophicorganism to a synthetic methylotroph that grows to a high cell density has been challenging.Here we reprogrammed E. coli using metabolic robustness criteria followed by laboratory evolution to establisha strain that can efficiently utilize methanol as the sole carbon source. This syntheticmethylotroph alleviated a so far uncharacterized hurdle, DNA-protein crosslinking(DPC), by insertion sequence (IS)-mediated copy number variations (CNVs) and balancedthe metabolic flux by mutations. Being capable of growing at a rate comparable withnatural methylotrophs in a wide range of methanol concentrations, this synthetic methylotrophicstrain illustrates genome editing and evolution for microbial tropism changes andexpands the scope of biological C1 conversion.

DOI: 10.1016/j.cell.2020.07.010

Source: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30875-8

Cell：《細胞》，創刊於1974年。隸屬於細胞出版社，最新IF：36.216

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