全局代谢重排提高蓝细菌CO2固定效率和化学品产量

2016年3月15号，来自美国加州大学戴维斯分校的研究者在Nature Communications发表了题为：Global metabolic rewiring for improved CO2 fixation and chemical production in cyanobacteria的研究论文。研究者对细长聚球藻(Synechococcus elongatus PCC 7942)的葡萄糖代谢途径和卡尔文循环进行改造，提高葡萄糖利用和二氧化碳固定能力，使2, 3-丁二醇产量提高至12.6 g/L，生产强度达1.1 g/ L/d。内在调节的解除使工程菌能够在没有光的情况下固定CO2和2,3-丁二醇，为工业应用的迈出重要一步。

蓝细菌已经被工程化改造吸收CO2产生各种化合物，但受限于对连续光照依赖性和碳固定缓慢，目前的生产效率对于商业化应用来说还为时尚早。研究者期望通过代谢改造以增加细长聚球藻碳固定效率，及在光照和黑暗条件下实现化学品的连续生产。

首先，对细长聚球藻氧化戊糖磷酸（OPP）途径基因galP-zwf-gnd的进行过表达，增加CO2固定途径的前体核酮糖-5-磷酸（Ru5P）供应；然后，敲除卡尔文循环的调节基因cp12，以解除光和碳源等环境变化对菌株碳代谢的调节，同时过表达磷酸核酮糖激酶（PRK）和核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RuBisCO）亚基rbcLXS分别促进核酮糖-5-磷酸向核酮糖-1,5-二磷酸（R15P）的转化和CO2固定。所获得的工程菌Strain 15(galP-zwf-gnd +△cp12:: prk-rbcLXS)在光和暗环境下CO2固定效率增强，2，3-丁二醇产量提高至12.6 g/L。

这些碳代谢和CO2固定途径的改造方法可通用于 提高其他光合生物的固碳效率。

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