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      發(fā)現(xiàn)可以導(dǎo)致生物工程應(yīng)用中更快的生長和更高的細(xì)胞密度
      
			
      
				2019-01-08 15:40:57
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      塔夫茨大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一種轉(zhuǎn)基因酵母，可以更有效地消耗新的營養(yǎng)素，木糖，使酵母生長更快，細(xì)胞密度更高，從而為工業(yè)新合成生物的設(shè)計(jì)提供了明顯更快的前景。根據(jù)今天發(fā)表在Nature Communications上的一項(xiàng)研究，應(yīng)用程序。
      

      發(fā)現(xiàn)可以導(dǎo)致生物工程應(yīng)用中更快的生長和更高的細(xì)胞密度
      

      在合成生物學(xué)中，細(xì)菌或酵母等生物可以在喂養(yǎng)養(yǎng)分時(shí)轉(zhuǎn)化為“小型工廠”，生產(chǎn)從藥品到工業(yè)化學(xué)品和生物燃料的各種產(chǎn)品。然而，一個(gè)重要的挑戰(zhàn)是將豐富的原料有效轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品，特別是當(dāng)原料不是細(xì)菌或酵母通常“吃”的時(shí)候。
      

      在這項(xiàng)研究中，研究人員指出，當(dāng)營養(yǎng)代謝途徑與下游途徑的應(yīng)激反應(yīng)，細(xì)胞生長和細(xì)胞生長相關(guān)時(shí)，改變生物體以組成性地消耗新營養(yǎng)素(即沒有“關(guān)閉開關(guān)”)的常規(guī)方法可導(dǎo)致效率低下。其他對機(jī)體健康很重要的功能。
      

      采取不同的方法，研究人員采取了一套調(diào)節(jié)基因，稱為GAL調(diào)節(jié)子，通常處理半乳糖 - 酵母菜單中的一種營養(yǎng)素 - 并用一些基因替換，并用直接激活的基因取代木糖的分解。GAL調(diào)節(jié)子中的所有其他基因均未改變。通過這樣做，他們保持了控制喂養(yǎng)的基因和控制生存的基因之間更自然的相互作用。新的合成調(diào)節(jié)子，稱為XYL，使酵母細(xì)胞能夠更快地生長并達(dá)到更高的細(xì)胞密度。
      

      塔夫茨大學(xué)化學(xué)與生物工程助理教授Nikhil U. Nair博士說：“我們不是從頭開始構(gòu)建代謝框架，而是可以對現(xiàn)有的調(diào)節(jié)因子進(jìn)行逆向工程，使生物體能夠在新的營養(yǎng)物質(zhì)上茁壯成長。”和本研究的通訊作者。“適應(yīng)天然調(diào)節(jié)子可以更快地為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)新的合成生物。”
      

      一種這樣的應(yīng)用是生產(chǎn)乙醇作為生物燃料。人們擔(dān)心將大部分作物(如玉米)轉(zhuǎn)用于生物燃料生產(chǎn)可能會對糧食供應(yīng)的可獲得性和成本產(chǎn)生負(fù)面影響。然而，木糖是衍生自植物材料的其他難以消化的部分的糖。發(fā)酵木糖的能力可以是生物燃料生產(chǎn)的途徑，不與食物供應(yīng)競爭。
      

      作為研究的一部分，奈爾和他的團(tuán)隊(duì)仔細(xì)研究了木糖食用酵母菌的存活率的確切變化。他們發(fā)現(xiàn)在XYL調(diào)節(jié)子控制的酵母中激活了許多基因，這些基因上調(diào)了與生長相關(guān)的途徑，如細(xì)胞壁維持，細(xì)胞分裂，線粒體生物合成和三磷酸腺苷(ATP)的產(chǎn)生。具有組成型(主要是不受調(diào)節(jié)的)木糖代謝控制的酵母菌株觸發(fā)了與細(xì)胞應(yīng)激，饑餓和DNA損傷相關(guān)的途徑。
      

      “我們的研究將這種方法應(yīng)用于木糖，但它提出了一個(gè)更廣泛的原則 - 使天然調(diào)節(jié)劑適應(yīng)其他非天然糖和營養(yǎng)素的有效同化，”Nair說。“大自然已經(jīng)完成了調(diào)整基因和代謝途徑到有機(jī)體環(huán)境的工作。讓我們在菜單上引入新的東西時(shí)使用它。”
      
			

			
        
      
			
      
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