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      一種新型生物傳感器可促進(jìn)微生物細(xì)胞工廠的多樣化高水平生產(chǎn)
      
			
      
				2019-03-16 11:06:45
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      KAIST的一個(gè)研究小組提出了一種新型生物傳感器，可以生產(chǎn)多樣化的高水平微生物細(xì)胞工廠。當(dāng)開發(fā)新菌株時(shí)，生物傳感器監(jiān)測(cè)產(chǎn)品濃度甚至中間體。該戰(zhàn)略為從可再生資源制造各種天然產(chǎn)品提供了一個(gè)新平臺(tái)。該團(tuán)隊(duì)利用這一戰(zhàn)略創(chuàng)造了四種具有高水平藥物重要性的天然產(chǎn)品。
      

      一種新型生物傳感器可促進(jìn)微生物細(xì)胞工廠的多樣化高水平生產(chǎn)
      

      Malonyl-CoA是許多增值化學(xué)品的主要組成部分，包括具有藥物重要性的各種天然產(chǎn)品。然而，由于細(xì)菌中丙二酰輔酶A的低可用性，許多丙二酰輔酶A衍生的天然產(chǎn)物已經(jīng)通過化學(xué)合成或從對(duì)環(huán)境有害的自然資源中提取而產(chǎn)生并且是不可持續(xù)的。對(duì)于丙二酰輔酶A衍生的天然產(chǎn)物的可持續(xù)生物生產(chǎn)，增加細(xì)胞內(nèi)丙二酰輔酶A庫是必要的。為此，需要開發(fā)強(qiáng)大且有效的生物傳感器來監(jiān)測(cè)新菌株開發(fā)時(shí)細(xì)胞內(nèi)丙二酰輔酶A豐度的濃度。
      

      KAIST的代謝工程研究人員解決了這個(gè)問題。該研究報(bào)告了通過重新利用III型聚酮化合物合成酶(也稱為RppA)開發(fā)簡單而穩(wěn)健的丙二酰輔酶A生物傳感器，該合成酶產(chǎn)生黃酮，丙二酰輔酶A的比色指示劑。隨后，RppA生物傳感器用于基因操作靶標(biāo)的快速且有效的比色篩選，從而增強(qiáng)丙二酰輔酶A豐度。篩選的有益基因靶用于高水平生產(chǎn)四種源自丙二酰輔酶A的代表性天然產(chǎn)物。與先前的昂貴且耗時(shí)的策略相比，新的生物傳感器可以容易地應(yīng)用于工業(yè)相關(guān)的細(xì)菌，包括大腸桿菌，惡臭假單胞菌和谷氨酸棒桿菌，以實(shí)現(xiàn)一步法。
      

      該研究采用合成小調(diào)節(jié)RNA(sRNA)技術(shù)快速有效地降低內(nèi)源性靶基因表達(dá)，從而改善丙二酰輔酶A的產(chǎn)生。研究人員構(gòu)建了一個(gè)大腸桿菌基因組規(guī)模的合成sRNA文庫，其靶向覆蓋大腸桿菌中所有主要代謝基因的 1,858個(gè)基因。該文庫與RppA生物傳感器一起用于篩選基因靶標(biāo)，據(jù)信這些基因靶標(biāo)有助于在表達(dá)敲低時(shí)增強(qiáng)丙二酰輔酶A積累。
      

      從該比色篩選中，選擇了14個(gè)基因靶標(biāo)，所有這些靶標(biāo)都成功地顯著增加了四種天然產(chǎn)物(6-甲基水楊酸，aloesone，白藜蘆醇和柚皮素)的產(chǎn)量。盡管在大腸桿菌中作為宿主證明了具體的實(shí)例，但研究人員表明，生物傳感器在惡臭假單胞菌和谷氨酸棒桿菌中也是有功能的，谷氨酸棒桿菌是工業(yè)上重要的代表性革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細(xì)菌。本研究開發(fā)的丙二酰輔酶A生物傳感器將成為快速開發(fā)能夠生產(chǎn)對(duì)制藥，化學(xué)，化妝品和食品行業(yè)至關(guān)重要的天然產(chǎn)物的菌株的有效平臺(tái)。
      

      這項(xiàng)工作的一個(gè)重要方面是，本研究中構(gòu)建的高性能菌株通過比色篩選的簡單方法快速，簡便地開發(fā)，而不涉及廣泛的代謝工程方法?？梢陨a(chǎn)6-甲基水楊酸(一種抗生素)至大腸桿菌報(bào)告的最高滴度，并且首次實(shí)現(xiàn)了aloesone(aloesin的前體，一種抗炎劑/增白劑)的微生物產(chǎn)生。
      

      “利用可再生資源生產(chǎn)多種天然產(chǎn)品的可持續(xù)發(fā)展過程具有重要意義。本研究代表了一種強(qiáng)大而有效的丙二酰輔酶A生物傳感器的開發(fā)，該生物傳感器通常適用于廣泛的工業(yè)上重要的細(xì)菌。這種生物傳感器具有篩選能力的能力。大型圖書館證明了高效菌株的快速高效建設(shè)是可行的。這項(xiàng)研究將有助于進(jìn)一步加速能夠生產(chǎn)有價(jià)值化學(xué)品的菌株的發(fā)展過程達(dá)到工業(yè)相關(guān)水平，“Sang Yup Lee杰出教授說。該研究領(lǐng)導(dǎo)的化學(xué)與生物分子工程系。
      
			

			
        
      
			
      
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