青島能源所構建高效產烴細胞工廠研究獲進展

　　脂肪烴是液體化石燃料的主要組成部分，具有高能量密度、低吸濕性和低揮發性等優點，并且與現有發動機和運輸設備有著較好的兼容性。隨著藍細菌等天然產烴微生物脂肪烴合成途徑的發現，利用這類天然途徑作為合成生物學元件構建高效細胞工廠，成為一種可持續、可再生制備脂肪烴生物燃料的潛在途徑。然而目前已報道的生物產烴途徑效率都很低，不具備工業應用潛力，因此通過生物工程技術大幅提高脂肪烴生物合成效率是當前的研究重點。

　　 近日，在科技部“973”計劃、國家自然科學基金委、波音公司等的支持下，中國科學院青島生物能源與過程研究所微生物代謝工程團隊圍繞聚球藻PCC7942脂肪醛脫甲酰加氧酶（ADO）這一關鍵產烴生物催化劑開展了系列研究，致力于通過定向進化策略對ADO酶進行改造，以解決該酶較為顯著的催化效率低、穩定性差等問題，為細胞工廠構建與脂肪烴的高效生物合成提供更為高效的催化元件。項目目前取得階段性成果，06月03日在線發表于Scientific Reports。

　　該研究亟待解決的技術難題是如何從大容量（106-108）的突變體文庫中快速篩選得到產烴效率顯著提高的突變株，實現原位快速檢測和評價細胞內脂肪烴合成水平。為解決這一問題，該團隊吳偉、張磊等從不動桿菌（Acinetobacter baylyi ADP1）、假單胞菌（Pseudomonas. oleovorans）等環境微生物中存在的天然脂肪烴響應信號通路出發，通過基因重組，首次在大腸桿菌中成功構建能夠用于檢測細胞內中長鏈脂肪烴的基因元件，該基因元件利用細胞內的中長鏈脂肪烴作為信號分子，激活調控蛋白，進而誘導啟動下游報告基因GFP的表達，通過這一手段成功實現將細胞內的脂肪烴濃度信號轉變為能夠直觀反映烴濃度高低的熒光信號，使得進一步采用流式細胞分選（Fluorescence Activated Cell Sorting）等高通量手段快速篩選高產烴突變株成為可能。

　　該項研究成果為進一步開展產烴元件的定向進化與構建高效產烴細胞工廠提供了必要的方法基礎。基于此研究工作，微生物代謝工程團隊人員參加了2014年冷泉港亞洲年會合成生物學會議，并獲得會議唯一的Poster金獎。

　　 圖：利用重組脂肪烴檢測基因元件將細胞內脂肪烴信號轉變為熒光信號，實現大腸桿菌脂肪烴合成的胞內原位快速檢測。