新華社北京3月28日電? 對(duì)酵母等微生物進(jìn)行基因改造,,用來(lái)生產(chǎn)人類所需的化合物,這樣的生物合成技術(shù)已經(jīng)常見。美國(guó)一項(xiàng)新研究說(shuō),,將光遺傳學(xué)技術(shù)與生物合成技術(shù)相結(jié)合,可以大幅提高生產(chǎn)效率,。
光遺傳學(xué)技術(shù)是一種操控細(xì)胞的方法,,即把特定基因改造得對(duì)光敏感,然后用光來(lái)打開或關(guān)閉基因功能,,影響細(xì)胞活動(dòng),。該技術(shù)已對(duì)神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響,但用于調(diào)控生物合成中的細(xì)胞代謝還是首次,。
美國(guó)普林斯頓大學(xué)最近發(fā)布的新聞公報(bào)說(shuō),,該校研究團(tuán)隊(duì)用光控制轉(zhuǎn)基因酵母,讓酵母在“繁殖”與“勞動(dòng)”兩種狀態(tài)之間及時(shí)切換,,高效生產(chǎn)化工原料異丁醇,,效率可達(dá)到以往方法的5倍。
異丁醇廣泛應(yīng)用于化工,、汽車等多個(gè)領(lǐng)域,。酵母具備合成異丁醇的能力,不過(guò)自然發(fā)酵時(shí)只會(huì)生產(chǎn)微量異丁醇,,主要產(chǎn)物是乙醇和二氧化碳,。轉(zhuǎn)基因手段能增加異丁醇產(chǎn)量,但異丁醇對(duì)酵母有毒性,,濃度超過(guò)一定水平就會(huì)導(dǎo)致菌群死亡,。
研究人員給酵母植入一個(gè)經(jīng)改造的光敏基因,,使其對(duì)特定的藍(lán)光敏感。在受到藍(lán)光照射時(shí),,酵母會(huì)正常生長(zhǎng)繁殖,,分解葡萄糖生產(chǎn)乙醇,同時(shí)抑制異丁醇生產(chǎn),;而在撤除光照后,,異丁醇生產(chǎn)線就會(huì)啟動(dòng)。讓光照時(shí)間有恰當(dāng)?shù)拈g隔,,就可以取得較高的異丁醇產(chǎn)量,,同時(shí)維持菌群存活。
與采用化學(xué)物質(zhì)調(diào)節(jié)的方法相比,,光照的成本低,、作用速度快,并且能在任意時(shí)刻打開或關(guān)閉光源,,實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控,。研究人員希望將這一思路運(yùn)用于其他微生物乃至人體細(xì)胞,幫助開發(fā)新的生物合成工藝或治療手段,。
相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在英國(guó)《自然》雜志上,。