瑞典科學(xué)家通過代謝工程將釀酒酵母用于生產(chǎn)長鏈脂肪酸衍生化學(xué)品

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來源：科技部

2018-12-22

脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成的一類化合物，是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。

脂肪酸根據(jù)碳鏈長度的不同又可將其分為短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA），其碳鏈上的碳原子數(shù)小于6，也稱作揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids，VFA）；中鏈脂肪酸（Midchain fatty acids，MCFA），指碳鏈上碳原子數(shù)為6-12的脂肪酸，主要成分是辛酸（C8）和癸酸（C10）；長鏈脂肪酸（Longchain fatty acids，LCFA），其碳鏈上碳原子數(shù)大于12。超長鏈脂肪酸（VLCFAs）及其衍生物是指碳原子數(shù)在22至26之間的一系列化合物，比如芥酸、正二十二醇、荷荷芭油等，它們廣泛應(yīng)用于潤滑油、涂料、化妝品及醫(yī)藥行業(yè)。這類物質(zhì)通常從植物中提取或者化學(xué)合成獲得，產(chǎn)量低成為了限制其應(yīng)用的因素。利用微生物合成超長鏈化學(xué)物質(zhì)成為了改善該行業(yè)現(xiàn)狀的突破口。

來自于瑞典的科學(xué)家通過在釀酒酵母實施三步法，成功獲得大量的目標(biāo)產(chǎn)物。

首先，在釀酒酵母菌株中引入分枝桿菌的FASI系統(tǒng)，讓其能夠合成大量的前體物質(zhì)C16-C18以及C22-C24 VLCFAs。

第二步，研究者通過敲除β-氧化，甘油三酯及甾醇酯合成途徑，增加超長鏈脂肪酰-CoA的代謝流。于此同時，改造菌株的延長酶系統(tǒng)，過表達(dá)釀酒酵母自身的延長酶基因ELo2和ELo3基因，讓其能夠成功合成C22-C26 VLCFAs。

第三步，調(diào)控生長與產(chǎn)物合成的矛盾，以合成正二十二醇為例，首先通過過表達(dá)擬南芥的?；?CoA還原酶基因（AtFAR）讓釀酒酵母能夠成功合成正二十二醇。進(jìn)一步采用碳源依賴型的啟動子，讓改造菌株有效的識別生物量積累期及產(chǎn)物積累期，阻止了產(chǎn)物積累對生長的抑制作用。最終正二十二醇的產(chǎn)量達(dá)到了83.5 mg /L，比出發(fā)菌株提高了80倍。該項研究發(fā)表于《Nature Communications》，為利用微生物生產(chǎn)VLCFAs及其衍生物提供了通用性策略。

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