由于脂肪烴生物燃料具有高能量密度、低吸濕性和低揮發(fā)性，且與現(xiàn)有發(fā)動機(jī)和運(yùn)輸設(shè)施相兼容等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為傳統(tǒng)石化液體燃料的*替代品之一。基于藍(lán)細(xì)菌作為光合能源微生物體系的優(yōu)勢，通過藍(lán)細(xì)菌定向生物合成脂肪烴，實(shí)現(xiàn)單一生物體內(nèi)直接利用太陽能和二氧化碳制備新型生物液體燃料具有重要意義。
近日，研究所生物代謝工程團(tuán)隊(duì)帶領(lǐng)下，從基因—蛋白—細(xì)胞等多尺度對藍(lán)細(xì)菌脂肪烴生物合成開展系統(tǒng)研究，取得一系列新進(jìn)展。
在基因尺度，通過對19株野生藍(lán)細(xì)菌基因序列特征分析及構(gòu)建菌株16SrDNA、脂酰ACP還原酶和脂肪醛脫甲酰加氧酶進(jìn)化樹，初步解析了產(chǎn)烴關(guān)鍵基因的分子進(jìn)化關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)藍(lán)細(xì)菌形態(tài)特征與其脂肪烴組成之間存在一定關(guān)聯(lián)性，支鏈脂肪烴主要存在于絲狀藍(lán)細(xì)菌中。
在蛋白尺度，克隆、表達(dá)、表征了來自聚球藻PCC7942的脂肪醛脫甲酰加氧酶及還原系統(tǒng)，和異源（來自菠菜）及化學(xué)還原系統(tǒng)相比，同源還原系統(tǒng)更能促進(jìn)脂肪醛脫甲酰加氧酶的活性，比化學(xué)還原系統(tǒng)的kcat提高了近2.7倍。
在細(xì)胞尺度，優(yōu)化構(gòu)建了修飾脂肪烴生物合成途徑脂酰ACP還原酶和脂肪醛脫甲酰加氧酶等關(guān)鍵基因元件的多株基因工程藍(lán)細(xì)菌，脂肪烴產(chǎn)量zui高達(dá)到野生型的8倍。
同時(shí)，在藍(lán)細(xì)菌基因工程方法方面，建立了基于FRT/FLP重組系統(tǒng)的藍(lán)細(xì)菌基因工程無抗篩選新方法，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)細(xì)菌中抗性標(biāo)簽的循環(huán)利用，為多基因、多位點(diǎn)至基因組范圍的藍(lán)細(xì)菌遺傳改造，進(jìn)一步顯著提高藍(lán)細(xì)菌脂肪烴生物合成效率奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
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