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    澳门太阳城最新网站的化学工程师成立有两个开关点进军电子商务的代谢途径。大肠杆菌,它可以帮助提高微生物的生产有用的化合物。

    过敏症和传染病研究所,图片由澳门太阳城最新网站新闻编辑

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一种新的方式来控制微生物的代谢

澳门太阳城最新网站的化学工程师成立有两个开关点进军电子商务的代谢途径。大肠杆菌,它可以帮助提高微生物的生产有用的化合物。

化学工程师编程细菌不同的代谢途径之间切换,提高称心如意的产品他们的产量。


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萨拉·麦克唐纳
电子邮件: s_mcd@mit.edu
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微生物可被改造以生产各种有用的化合物,包括塑料,生物燃料,和药品的。然而,在许多情况下,这些产品的竞争力与代谢途径的燃料电池需要壮大自己。

以帮助优化细胞的能力,产生化合物也维持在期望自己的成长,化学工程师澳门太阳城最新网站设计了一个方法在不同时间诱导细菌不同的代谢途径之间切换。这些开关编入细胞,并通过在人口密度的变化引发,而无需人的干预。

“我们现在希望是ESTA这将使新陈代谢的更多的监管要求,以使我们能够获得更高的生产力,但在某种程度上,我们尽量减少在哪里干预的次数,”普拉瑟Kristala,亚瑟·d说。化学工程教授小和研究的资深作者。

的这种切换允许研究人员通过了10倍提高的两种不同的微生物产品产量。

澳门太阳城最新网站的研究生克里斯蒂娜庭是论文的主要作者,出现在 科学的美国国家科学院院刊 本星期。

双开关

为了使微生物合成插入基因在所涉及的代谢途径中的酶有用使得它们不正常而产生的化合物,工程师 - 反应的链,以产生特定产物。 ESTA方法现在用于生产许多复杂的产品,如药品和生物燃料。

在一些情况下,中间体这些反应在代谢途径的另外部分产生存在于已经细胞。当中间体这些细胞中的工程化途径的转移出来,它降低了最终产品的总产率。

使用一种称为动态代谢工程概念,普拉瑟已建成以前交换机,以帮助平衡细胞之间保持自己的需求和产生具有所需产品的代谢途径。她的想法是自主切换之间的通路,而不需要通过操作发酵罐其中反应发生在任何人干预的单元进行编程。

在一个 研究发表在2017年, 普拉瑟的实验室使用方法程序ESTA 即大肠杆菌 以产生葡糖二酸,前体以产品为尼龙和去污剂例如。研究人员的策略是基于群体感应,这一现象的细菌细胞正常使用相互通信。细菌分泌的分子的每一个物种特别是帮助他们附近的微生物这个意义上说,影响彼此的行为。

MIT的研究小组设计的他们 即大肠杆菌 细胞分泌一群体感应分子AHL调用。当AHL某一水平的浓度达到,将细胞切断的酶葡糖二酸即转接前体引入细胞的自身代谢途径中的一个。 ESTA允许细胞生长,直到人口是足够大的,开始产生大量所需产品的正常分裂。

“这纸是第一次证明了我们能够做到自主控制”普拉瑟说。 “我们可以开始了文化去,细胞就会然后感当时间是正确的做出改变。”

PNAS 纸,普拉瑟和庭着手工程师多个交换点到他们的细胞,使他们在监控生产过程的程度更大。为了实现这一目标,他们使用定额两套系统检测细菌的两个不同的物种。他们纳入系统这些 即大肠杆菌 被改造产生一种叫做柚皮素的化合物,黄酮类天然发现,在柑橘类水果和具有多种保健功效。

使用群体感应这些系统中,两个开关的研究人员设计的细胞进入点。一个开关被设计为防止细菌转移到称为丙二酰辅酶A到细胞的自身代谢途径柚皮素前体。在另一切换点,延迟生产的研究人员在工程改造的酶途径,以避免积累的前体,其抑制柚皮素途径通常如果太多的前体的积聚。

“由于我们从两个不同的群体感应系统注意到的部件,并且调节蛋白是在两个系统之间唯一的,我们可单独移动每个电路的切换时间,”亭说。

数百名研究人员创造的 即大肠杆菌 这两个变种切换不同种群密度进行,使他们能够确定哪一个是最富有成效的。在柚皮素的最佳表现应变有增加,产生了10倍,不具有这些开关控制内置的菌株。

“文章的地址在调节细胞代谢途径平衡增长与化学品的生产领域中的重要问题,”拉达克里希南马哈德,在多伦多大学化学工程教授,谁是不是在研究涉及的说。 “此前,该电路主要集中在关闭与生长的基因,而这种贡献,他们响应触发提供了灵活性下调和上调的特定基因。 ESTA事先应该提供代谢途径的更灵活的控制,将是很有价值的生物工艺优化改善其经济可行性。“

更复杂的途径

表明,研究人员还对多个开关的方式来增加一倍可能是 即大肠杆菌 生产水杨酸,很多药物积木的。 ESTA也有助于提高工艺良率任何其他类型的产品,如果要平衡使用中间体之间的产物形成或生长他们自己的细胞,普拉瑟说。还没有研究人员证明,他们的方法适用于产业规模,但扩大的工作,他们是方法更复杂的途径,并希望在未来更大规模测试。

“当然,我们认为它具有更广泛的适用性,”普拉瑟说。 “这个过程是很健壮,因为它不需要有人出现在时一个特殊点添加的东西或进行任何形式的调整过程中,而是允许细胞在内部保持时,它的时间的轨迹做一个转变“。

这项研究是由美国国家科学基金会资助。


主题: 研究, 化学工程, 工程学院, 美国国家科学基金会(NSF), , 微生物, 生物工程, 合成生物学

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