前沿科技之微生物分泌出了可再生生物燃料油

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利用遺傳方法,，亞利桑那州立大學(xué)生物設(shè)計研究所的研究人員Xinyao Liu博士與Roy Curtiss教授讓光合微生物分泌出了油——這就繞過了阻礙綠色生物燃料生產(chǎn)的能源和成本的障礙,。他們的研究成果本周發(fā)表在了《美國科學(xué)院學(xué)報》（PNAS） 的網(wǎng)絡(luò)先行版上,。
+ Y* U+ X" w  [" a開發(fā)一種能夠與目前石油的可擴展性與低成本相競爭的
可再生生物燃料來源的挑戰(zhàn)令人生畏�,！叭魏紊�物燃料生產(chǎn)的真正成本在于收獲燃料前體并把它們轉(zhuǎn)化成燃料,，”生物設(shè)計研究所的傳染病與疫苗學(xué)中心主任、生命科學(xué)學(xué)院教授Roy Curtiss說,�,！巴ㄟ^讓細(xì)菌把它們珍貴的貨物釋放到細(xì)胞之外，我們優(yōu)化了細(xì)菌代謝工程,，從而開發(fā)出了生物燃料生產(chǎn)的一種真正綠色的路徑,。”
; o3 N6 `) Y! S' A稱為藍(lán)細(xì)菌的光合微生物比玉米或柳枝稷等植物具有誘人的優(yōu)勢,，藍(lán)細(xì)菌在太陽能輸入的情況下能產(chǎn)生數(shù)倍于后者的能量產(chǎn)量,，而且不一定占用耕地。該研究的第一作者Xinyao Liu和Curtiss使用了他們在開發(fā)細(xì)菌疫苗的專家技能,，對用于生物燃料生產(chǎn)的藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行了遺傳優(yōu)化,。去年，他們有能力修改這些微生物,，引發(fā)它們自我毀滅,，并釋放出它們的脂質(zhì)。然而在這個研究組的最新努力中,，提取富含能量的脂肪酸的過程不需要殺死這些細(xì)胞,。“在中國,，我們有一句諺語,，”Liu說�,！安灰獨㈦u取卵,。”該研究組并沒有殺死這些藍(lán)細(xì)菌,，而是巧妙地重新修改了它們的遺傳結(jié)構(gòu),，產(chǎn)生了通過細(xì)胞壁持續(xù)分泌脂肪酸的突變菌株。這些藍(lán)細(xì)菌本質(zhì)上就像微型的生物燃料生產(chǎn)廠,。
Liu意識到如果能讓藍(lán)細(xì)菌過度生產(chǎn)脂肪酸,，它們在細(xì)胞壁內(nèi)部的積累將最終導(dǎo)致這些脂肪酸通過細(xì)胞膜擴散出去。為了實現(xiàn)這種情況,，Liu向藍(lán)細(xì)菌引入了一種特定的酶,，稱為 硫脂酶 。
這種酶有能力把脂肪酸從復(fù)雜的載體蛋白質(zhì)上分離,，把在細(xì)胞內(nèi)部積累的它們解放出來,，直到細(xì)胞開始分泌它們,。“我使用了能把脂肪酸從脂合成路徑中偷走的基因,，”Liu解釋說,。他還指出，硫脂酶有效地剪斷了把脂肪酸和更復(fù)雜的分子連接起來的鍵,。這種使用修改過的硫脂酶從而導(dǎo)致脂肪酸的分泌的方法是在十多年前首先由伊利諾伊大學(xué)的John Cronan在大腸桿菌上實現(xiàn)的。
通過遺傳刪除或修改細(xì)胞外套的兩個關(guān)鍵的層（稱為S和肽聚糖層）,，另一串修改增強了這個分泌的過程,，讓脂肪酸更容易地逃出細(xì)胞，它們在水中的溶解度低導(dǎo)致了它們析出了溶液,，在表面形成了發(fā)白的殘余物,。研究結(jié)果顯示，在對這兩層細(xì)胞膜進(jìn)行了遺傳修改之后,，脂肪酸產(chǎn)量增加到了原來的3倍.為了進(jìn)一步改善脂肪酸產(chǎn)量,，該研究組加入了一些基因，讓脂肪酸前體過度生產(chǎn),，并取消了對于藍(lán)細(xì)菌的生存并不關(guān)鍵的一些細(xì)胞路徑,。這種修改確保了這種
微生物的資源專門用于基本的生存和脂生產(chǎn)。
# V6 R2 Y$ w% z% d; @- h2 O- xLiu強調(diào)說,，當(dāng)前的這項研究進(jìn)展非�,？欤瑥淖畛跹芯块_始到產(chǎn)生首批菌株只用了大約6個月的時間——他把原因歸結(jié)于在生物設(shè)計研究所整合的微生物遺傳操縱領(lǐng)域的強大專家技能,�,！拔也徽J(rèn)為其他任何研究組有能力做得這么迅速，”他說,。
$ X# K0 M6 B% VRoy Curtiss教授對此表示同意,，他指出，“這個開創(chuàng)性的進(jìn)展是把一些此前在其他細(xì)菌和植物中描述的遺傳修改和酶活動在改造過的藍(lán)細(xì)菌菌株中結(jié)合起來,，并且引入了新發(fā)現(xiàn)的修改,，從而增加脂肪酸的生產(chǎn)和分泌。迄今為止,，結(jié)果令人鼓舞,，而且我們有信心取得更大的改進(jìn)，從而實現(xiàn)目前研發(fā)的菌株的更高的生產(chǎn)力,。此外,，優(yōu)化與擴大規(guī)模有關(guān)的生長條件也將改善生產(chǎn)力�,！�
7 s3 a7 E, }' \8 `( F4 O) _) Q該研究組的成員還包括研究人員 Daniel Brune 和 Wim Vermaas,。隨著研究的繼續(xù),，該研究組對于取得顯著更高的脂肪酸產(chǎn)量感到樂觀。
+ j6 W) |. ~+ ]2 g' u7 v2 w這項研究為實際使用這種有前途的清潔能源打開了大門,。
6 z! l5 i( T; `7 ]這位華人博士長的好猥瑣哦

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寶貴時間都拿來做研究了