光遺傳學技術將酵母變成高效“生化工廠”
2018-03-28 17:10 來源: 新華網
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  新華社北京3月28日電  對酵母等微生物進行基因改造,用來生産人類所需的化合物,這樣的生物合成技術已經常見。美國一項新研究説,將光遺傳學技術與生物合成技術相結合,可以大幅提高生産效率。

  光遺傳學技術是一種操控細胞的方法,即把特定基因改造得對光敏感,然後用光來打開或關閉基因功能,影響細胞活動。該技術已對神經科學等領域産生重大影響,但用于調控生物合成中的細胞代謝還是首次。

  美國普林斯頓大學最近發布的新聞公報説,該校研究團隊用光控制轉基因酵母,讓酵母在“繁殖”與“勞動”兩種狀態之間及時切換,高效生産化工原料異丁醇,效率可達到以往方法的5倍。

  異丁醇廣泛應用于化工、汽車等多個領域。酵母具備合成異丁醇的能力,不過自然發酵時只會生産微量異丁醇,主要産物是乙醇和二氧化碳。轉基因手段能增加異丁醇産量,但異丁醇對酵母有毒性,濃度超過一定水平就會導致菌群死亡。

  研究人員給酵母植入一個經改造的光敏基因,使其對特定的藍光敏感。在受到藍光照射時,酵母會正常生長繁殖,分解葡萄糖生産乙醇,同時抑制異丁醇生産;而在撤除光照後,異丁醇生産線就會啟動。讓光照時間有恰當的間隔,就可以取得較高的異丁醇産量,同時維持菌群存活。

  與採用化學物質調節的方法相比,光照的成本低、作用速度快,並且能在任意時刻打開或關閉光源,實現精確調控。研究人員希望將這一思路運用于其他微生物乃至人體細胞,幫助開發新的生物合成工藝或治療手段。

  相關論文已經發表在英國《自然》雜志上。

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【糾錯】 責任編輯: 卓越 張樵蘇
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