Nature：利用光遗传学对酵母进行编程，导致更多的异丁醇产生

在一项新的研究中，来自美国普林斯顿大学的研究人员开发出一种导致酵母产生更多的异丁醇的方法。异丁醇是一种可能用作生物燃料的候选物质。在他们发表在2018年3月29日的Nature期刊上的一篇标题为“Optogenetic regulation of engineered cellular metabolism for microbial chemical production”的论文中，他们描述了他们利用光遗传学增加酵母的异丁醇产量。


图片来自Nature (2018), doi:10.1038/nature26141。

近年来，科学家们不断地在寻找新的替代石油的生物燃料来源。在这项新的研究中，这些研究人员通过对酵母进行基因改造，使得它们在缺乏光线的情况下产生更多的异丁醇。

正如这些研究人员指出的那样，如果酵母能够一直在生产异丁醇，那么这是比较方便的，但是这似乎是不太可能的，这是因为异丁醇对酵母实际上是有毒的---如果它堆积起来，那么酵母就会死亡。正因为如此，必须让酵母进入生长阶段，在这个阶段中，酵母会堆积它保持健康所需的前体物质。在之前的研究中，科学家们已经证实让酵母在异丁醇产生阶段和生长阶段之间进行切换是有可能的，但是采取的方法达到的效果并不均匀，结果就是所产生的异丁醇数量是令人失望的。在这项新的研究中，这些研究人员希望利用光遗传学提供的一种更有效的方法让酵母在这两个阶段之间进行切换。

光遗传学涉及对细胞进行编程，使得它们对光线作出反应。为此，这些研究人员将从海洋动物中获得的一种光敏感性转录因子导入到酵母中。他们还让另一个基因发生变化，从而使得它能够阻断这种转录因子。最终的结果是酵母可通过光线加以开启和关闭---当光线存在时，酵母就如正常条件下那样产生乙醇；当光线关闭时，它产生异丁醇。

这些研究人员发现这种经过基因改造的酵母能够利用每升葡萄糖溶液产生8.5g异丁醇，他们指出，这种产量比任何一种其他的方法高出五倍。不幸的是，他们指出，这一数值还不足以使这个过程在商业上有用。

这些研究人员计划继续开展他们的研究，寻求进一步优化这个过程，以便观察他们是否能够提高异丁醇产量。他们也正在考虑加入能够自动地开启和关闭光源的生物传感器，这可能会提高生产效率，并使得这个过程更容易开展。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：
Evan M. Zhao, Yanfei Zhang, Justin Mehl et al. Optogenetic regulation of engineered cellular metabolism for microbial chemical production. Nature, 29 March 2018, 55:683–687, doi:10.1038/nature26141


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