Nature:利用光遺傳學對酵母進行編程,導致更多的異丁醇產生

2020-12-06 生物谷

2018年3月29日/

生物谷

BIOON/---在一項新的研究中，來自美國普林斯頓大學的研究人員開發出一種導致酵母產生更多的異丁醇的方法。異丁醇是一種可能用作生物燃料的候選物質。在他們發表在2018年3月29日的Nature期刊上的一篇標題為「Optogenetic regulation of engineered cellular metabolism for microbial chemical production」的論文中，他們描述了他們利用光

遺傳

學增加

酵母

的異丁醇產量。

圖片來自Nature (2018), doi:10.1038/nature26141。


近年來，科學家們不斷地在尋找新的替代石油的生物燃料來源。在這項新的研究中，這些研究人員通過對

酵母

進行基因改造，使得它們在缺乏光線的情況下產生更多的異丁醇。

正如這些研究人員指出的那樣，如果酵母能夠一直在生產異丁醇，那麼這是比較方便的，但是這似乎是不太可能的，這是因為異丁醇對酵母實際上是有毒的---如果它堆積起來，那麼酵母就會死亡。正因為如此，必須讓酵母進入生長階段，在這個階段中，酵母會堆積它保持健康所需的前體物質。在之前的研究中，科學家們已經證實讓酵母在異丁醇產生階段和生長階段之間進行切換是有可能的，但是採取的方法達到的效果並不均勻，結果就是所產生的異丁醇數量是令人失望的。在這項新的研究中，這些研究人員希望利用光

遺傳

學提供的一種更有效的方法讓

酵母

在這兩個階段之間進行切換。

光

遺傳

學涉及對細胞進行編程，使得它們對光線作出反應。為此，這些研究人員將從海洋動物中獲得的一種光敏感性轉錄因子導入到酵母中。他們還讓另一個基因發生變化，從而使得它能夠阻斷這種轉錄因子。最終的結果是酵母可通過光線加以開啟和關閉---當光線存在時，

酵母

就如正常條件下那樣產生乙醇；當光線關閉時，它產生異丁醇。

這些研究人員發現這種經過基因改造的

酵母

能夠利用每升葡萄糖溶液產生8.5g異丁醇，他們指出，這種產量比任何一種其他的方法高出五倍。不幸的是，他們指出，這一數值還不足以使這個過程在商業上有用。

這些研究人員計劃繼續開展他們的研究，尋求進一步優化這個過程，以便觀察他們是否能夠提高異丁醇產量。他們也正在考慮加入能夠自動地開啟和關閉光源的生物傳感器，這可能會提高生產效率，並使得這個過程更容易開展。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：Evan M. Zhao, Yanfei Zhang, Justin Mehl et al. Optogenetic regulation of engineered cellular metabolism for microbial chemical production. Nature, 29 March 2018, 55:683–687, doi:10.1038/nature26141

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