瑞典科學家通過代謝工程將釀酒酵母用于生產長鏈脂肪酸衍生化學品

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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），其碳鏈上碳原子數大于12。超長鏈脂肪酸（VLCFAs）及其衍生物是指碳原子數在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，它們廣泛應用于潤滑油、涂料、化妝品及醫(yī)藥行業(yè)。這類物質通常從植物中提取或者化學合成獲得，產量低成為了限制其應用的因素。利用微生物合成超長鏈化學物質成為了改善該行業(yè)現狀的突破口。

來自于瑞典的科學家通過在釀酒酵母實施三步法，成功獲得大量的目標產物。

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，調控生長與產物合成的矛盾，以合成正二十二醇為例，首先通過過表達擬南芥的酰基-CoA還原酶基因（AtFAR）讓釀酒酵母能夠成功合成正二十二醇。進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物積累期，阻止了產物積累對生長的抑制作用。最終正二十二醇的產量達到了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VLCFAs及其衍生物提供了通用性策略。

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