在运动发酵单胞菌中实现从秸秆糖到2,3
查字典生物网
2016-09-19
近期Biotechnology for Biofuels在线发表了一篇关于利用运动发酵单胞菌高产2,3-丁二醇的研究，该研究成功使得在运动发酵单胞菌中2,3-丁二醇的产量超过了10g/L。
2,3-丁二醇及研究历程
2,3丁二醇（2,3-BDO）是一种重要的化学产品，可被用来合成橡胶、作为溶剂以及作为食品添加剂等。
在此前的研究中，2,3-BDO已经成功的在克雷伯菌属、沙雷氏菌、芽孢杆菌以及酵母得到生产，经研究得到，在这些微生物中生产2,3-BDO需要三种酶：乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase，Als）、乙酰乳酸脱羧酶（acetolactate decarboxylase，AldC）以及丁二醇脱氢酶（butanediol dehydrogenase，Bdh）。高滴度的2,3-BDO已经在许多的原始菌种或者工程菌中实现，但是在这些菌种中有许多的菌种是需氧或者危险微生物，并且有许多微生物生产2,3-丁二醇是2,3-BDO的混合物。
以运动发酵单胞菌作为底盘细胞生产2,3-BDO
基于上述的问题，需要一种可以避免上述劣势的微生物作为底盘细胞来生产2,3-BDO。
本研究中的运动发酵单胞菌具有高耗糖率和超快的代谢循环，被国际上许多知名的生物公司（美国的杜邦）作为底盘细胞来生产许多生物化学产品。随着该菌基因组测序的完成，关于该菌的许多数据得以揭示。
本研究利用运动发酵单胞菌独有的优势（高耗糖率）来高效利用生物质来源的糖类以及将生产乙醇的碳流量重改到异源生产2,3-BDO中。
Zymomonas mobilis中实现2,3-BDO的高产
研究中对Als、AldC以及Bdh进行了天然筛选，并且利用不同的组合方式，最终选择了地衣芽孢杆菌和阴沟肠杆菌来源的基因进行研究。通过先前的研究表明，运动发酵单胞菌內源具有als基因，于是研究者就构建了两种质粒，一种质粒上面有als、aldc、bdh基因，另一种上面只有aldc和bdh基因，实验证明，异源表达als比內源的效果好。通过参照之前酵母中研究相关的工作，敲除了乙醇代谢通路，但是在运动发酵单胞菌中该代谢通路是必须的代谢通路，敲除了之后会起副作用。
研究工作还在相关基因的启动子以及发酵的条件进行了相关的研究。
