作者: 黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2019/12/23 16:58:03
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科学家实现链霉菌高产菌株高效绿色构建

 

华东理工大学生物工程学院生物反应器工程国家重点实验室张立新教授与中国科学院微生物研究所王为善研究员、中国农业科学院植物保护研究所向文胜研究员等合作,在链霉菌胞内三酰甘油(TAGs)降解机理研究中取得突破性进展。相关研究成果以长篇论文形式在线于《自然—生物技术》。

该论文国际审稿人评价:这是70年来首次在代谢水平上清晰阐明链霉菌初级代谢到次级代谢的代谢转换机制并进行工程应用。

聚酮类药物是链霉菌产生的一类重要次级代谢产物,它的生物合成过程受到严格调控,只有在菌体生长进入稳定期才大量合成。然而从初级代谢到次级代谢的能量池和调控开关是什么,一直是困扰科学家的重要科学问题。

针对这一亟需解决的科学问题,该交叉联合攻关团队首次解析了链霉菌胞内三酰甘油(TAGs)在衔接初级代谢和聚酮合成过程中起着关键作用:TAGs在初级代谢阶段大量积累,当菌体生长进入稳定期开始合成聚酮时,TAGs则开始降解;胞内TAGs的降解不但能为聚酮合成提供必要的前体和还原力,还能够通过影响胞内还原力的水平,调节更多的碳流转向聚酮合成。

同时,研究人员设计了一种新的“TAG动态降解”工程策略,实现4种链霉菌工程菌中聚酮化合物产量的大幅提升,尤其是阿维链霉菌工程菌在180立方米发酵罐上的阿维菌素发酵单位提升50%的重大突破。

该工作是国际上首次解密链霉菌聚酮合成至关重要的代谢流量调控机制;并且,该机制可被转化为理性育种简便通用的强有力手段,在多种(工业)链霉菌多种聚酮化合物上都体现出惊人的效果。

“这一成果将极大地推动链霉菌乃至其他微生物聚酮合成代谢工程的进步。”张立新表示,这一研究为深入揭示链霉菌中TAGs降解和聚酮类药物合成的代谢机制,进而充分利用可再生TAGs资源,实现聚酮类药物乃至其他次级代谢生物活性产物高效、绿色、智能的生物制造开辟了新思路。

相关论文信息: https://www.nature.com/articles/s41587-019-0335-4

 
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