光遺傳學技術將酵母變成異丁醇生產工廠

2020-12-08 中國生物技術信息網

光遺傳學技術將酵母變成異丁醇生產工廠

來源：CAS BioInfo   發布者：ailsa   日期：2018-04-02   今日/總瀏覽：1/5156

《自然》期刊2018年3月21日發表的一篇論文中，美國普林斯頓大學的研究人員通過光來增加基因修飾的釀酒酵母產生異丁醇的能力，比先前報導的水平高出5倍，該研究也為科學家們提供了一個強大的新工具來探索細胞的代謝過程。

光在該實驗中發揮了關鍵作用，它能轉換基因的表達。這些特定基因對光敏感，光可以觸發或抑制其表達，改造過的酵母可實現在生產乙醇和異丁醇之間交替。研究人員通過基因工程來抑制酵母的生長，產生大量的異丁醇，但高濃度的異丁醇會殺死酵母，因此研究者通過基因工程和光線組合來優化異丁醇生產。首先，研究人員將藍光可控制的海洋細菌的修飾基因置於酵母的DNA中，然後利用光線開啟反應過程，激活酵素，酵母消耗葡萄糖，分泌乙醇，自然地生長和繁殖。在此期間生產異丁醇的酶不起作用。將酵母轉向黑暗，關閉乙醇生產酶，為異丁醇的產生騰出空間。研究人員通過每隔幾小時發射一陣藍光來讓細胞生長，避免異丁醇的過度累積，來找到光明與黑暗的正確平衡點。

較之於基因工程或化學添加劑，使用光控制酵母的化學生產有以下幾個優勢。首先，光線比大多數的替代品更快、更便宜。光是可調節的，在發酵過程中可以隨時切換細胞的功能。另外，光可以作用於特定基因而不影響細胞的其他部分。

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