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PNAS:双开关自由切换微生物代谢-生产模式
2019-12-18 | 编辑: | 【 】| | 供稿部门:规划战略与信息中心
    

工程细菌常用于生产特定产物(化学品、生物燃料和药物),但在许多情况下,这些产品的合成往往需要与细胞维持自我生长的代谢途径进行竞争。2019123PNAS报道,美国MIT研究人员设计了两种转换开关,使工程菌能够在生长繁殖和产品生产两个不同的代谢途径之间自由切换。这种转换开关被插入细胞基因组,由微生物种群密度的变化触发,无需人为干预。利用这种转换,微生物产物的产量可以大幅度提高。


MIT研究者在大肠杆菌代谢途径中加入了两转换开关助于促进微生物产生所需化合物

来源:MIT news

研究者在2017年就使用这种方法改造大肠杆菌生产葡萄糖二酸。基于群体感应(细菌间交流)原理,研究者编辑大肠杆菌以分泌一种叫做AHL的群体感应分子,当AHL浓度达到一定水平,细胞就会关闭特定酶,抑制葡萄糖二酸前体进入细胞自身代谢途径。这种改造使细胞能够正常生长和分裂,直到细菌群体密度大到足以开始产生大量所需产物时即转换至生产模式。

新研究中,研究者将两个转换开关整合到大肠杆菌,实现对生产过程更精细的控制。用于生产柚皮苷的工程菌体内的两个转换开关的作用分别是:抑制丙二酰-CoA(柚皮素前体)进入细胞自身的代谢途径;延迟生产途径中特定酶的产生,避免前体过多累积而抑制柚皮苷途径。研究人员构建了数百个大肠杆菌变异体,尝试在不同的种群密度下执行两个开关,从而筛选生产力最高的组合。与对照组菌株相比,表现最好的菌株将柚皮素产量增加了十倍。

另一组实验中,多转换开关的方法也使大肠杆菌的水杨酸产量翻倍。实验证明了该系统具有广泛的适用性,也可用于其他涉及细胞自身利用中间产物的生物产品的生产过程。


参考文献|Development of an autonomous and bifunctional quorum-sensing circuit for metabolic flux control in engineered Escherichia coli,PNAS


编辑:规划战略与信息中心 图书馆

信息来源:https://mp.weixin.qq.com/s/cfu-qIwnp5kD0yIREpyxOg


 
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