摘要: 10月27日，代謝工程（Metabolic Engineering）在線發(fā)表了中國科學院上海生命科學學習院植物生理生態(tài)學習所楊晟學習組題為Enhanced solvent production by metabolic engineering of a twin-clostridial consorti ...
10月27日，代謝工程（Metabolic Engineering）在線發(fā)表了中國科學院上海生命科學學習院植物生理生態(tài)學習所楊晟學習組題為Enhanced solvent production by metabolic engineering of a twin-clostridial consortium 的學習論文。 微生物普遍以多細胞體系存在于自然界，99％的微生物不可純培養(yǎng)。利用廣泛分布于自然界的微生物多細胞體系為人類生產生活服務，是一種低成本、高效益的經濟模式。微生物多細胞體系已經在醫(yī)藥、食品釀造、環(huán)境保護、能源資源等領域得到廣泛應用，同時科研人員也在根據需求不斷創(chuàng)造新的多細胞體系實現新的功能。 嗜纖梭菌能將經預處理的生物質降解為葡萄糖和木糖，并利用其中的葡萄糖產丁酸等。拜氏梭菌則能同時利用葡萄糖和木糖，并轉化丁酸產丁醇。在堿處理玉米芯培養(yǎng)基中，前者為后者提供生長必需的碳源，后者則通過將乙酸和丁酸轉化為乙醇、丙酮、丁醇這3種溶劑，穩(wěn)定了環(huán)境pH，使得前者能更好地生長，兩種梭菌應該形成了偏利共生關系。但該人工雙梭菌系統(tǒng)轉化玉米芯為溶劑，與拜氏梭菌單獨轉化糖為溶劑相比，前者溶劑終濃度不到后者三分之一，說明尚存在轉化瓶頸。 博士后聞志強等人員基于TargeTron和CRISPR/Cas兩種技術建立了這兩種梭菌的基因中斷和敲低方法，將該人工菌群分產酸、酸回用、木糖利用和還原力供應4個模塊進行代謝工程改造。項目組第一步中斷了嗜纖梭菌的乙酸激酶和乳酸脫氫酶并過表達丁酸激酶，將代謝流推向丁酸；第二步用CRISPRi敲低了嗜纖梭菌的氫酶轉錄，以減少釋放氫氣損失的還原力，用于產醇；第三步過表達拜氏梭菌的輔酶A轉移酶加強丁酸回用；第四步中斷拜氏梭菌的木糖阻遏子和過表達木糖轉運體增強木糖內運和代謝。這四步改造將人工雙梭菌轉化玉米芯產溶劑的速度大為提升，通過補加玉米芯的方法，可將溶劑終濃度提升到22g/L，達到用玉米糖培養(yǎng)基同樣的水平，為降低利用廢棄農林生物質產溶劑和丁醇的生產成本提供了一條新途徑。 該學習得到“973”項目“微生物多細胞體系的設計與合成”的支持，由天津大學、中科院上海生科院、北京化工大學、江南大學共同承擔。項目主要針對合成微生物多細胞體系的設計、構建與適配調控機制等關鍵問題，從多細胞體系的設計與功能再造、細胞間信息互作的調控、細胞間物質流和能量流的優(yōu)化等方面開展學習，實現高效、穩(wěn)定、可控的微生物多細胞體系的構建與調控的重大突破。 雙梭菌共生系統(tǒng)的多變量模塊化代謝工程（MMME）直接從農業(yè)廢物（AECC）生產溶劑 模塊逐級疊加促進溶劑產量階梯式提升 來源:上海生命科學學習院 編輯:葉瑞優(yōu)上海生科院建立偏利共生人工雙梭菌系統(tǒng)用于轉化玉米芯產溶劑 | 責任編輯：曉木蟲
