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瑞典科学家通过代谢工程将酿酒酵母用于生产长链脂肪酸衍生化学品
信息来源:科技部      编辑:liting      发布时间:2018-12-24
  脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物,是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。脂肪酸根据碳链长度的不同又可将其分为短链脂肪酸(short chain fatty acids,SCFA),其碳链上的碳原子数小于6,也称作挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA);中链脂肪酸(Mid chain fatty acids,MCFA),指碳链上碳原子数为6-12的脂肪酸,主要成分是辛酸(C8)和癸酸(C10);长链脂肪酸(Long chain fatty acids,LCFA),其碳链上碳原子数大于12。超长链脂肪酸(VLCFAs)及其衍生物是指碳原子数在22至26之间的一系列化合物,比如芥酸、正二十二醇、荷荷芭油等,它们广泛应用于润滑油、涂料、化妆品及医药行业。这类物质通常从植物中提取或者化学合成获得,产量低成为了限制其应用的最大因素。利用微生物合成超长链化学物质成为了改善该行业现状的突破口。
  
  来自于瑞典的科学家通过在酿酒酵母实施三步法,成功获得大量的目标产物。首先,在酿酒酵母菌株中引入分枝杆菌的FASI系统,让其能够合成大量的前体物质C16-C18以及C22-C24VLCFAs。第二步,研究者通过敲除β-氧化,甘油三酯及甾醇酯合成途径,增加超长链脂肪酰-CoA的代谢流。于此同时,改造菌株的延长酶系统,过表达酿酒酵母自身的延长酶基因ELo2和ELo3基因,让其能够成功合成C22-C26VLCFAs。第三步,调控生长与产物合成的矛盾,以合成正二十二醇为例,首先通过过表达拟南芥的酰基-CoA还原酶基因(AtFAR)让酿酒酵母能够成功合成正二十二醇。进一步采用碳源依赖型的启动子,让改造菌株有效的识别生物量积累期及产物积累期,阻止了产物积累对生长的抑制作用。最终正二十二醇的产量达到了83.5mg/L,比出发菌株提高了80倍。该项研究发表于《Nature Communications》,为利用微生物生产VLCFAs及其衍生物提供了通用性策略。
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