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Nature:利用转基因大肠杆菌生成汽油

Nature:利用转基因大肠杆菌生成汽油

几十年来我们都一直依赖于化石资源生产液体燃料,如汽油,柴油,以及许多工业和消费者日常使用的化学品。然而随着自然资源的减少以及环境的问题,包括全球气候变暖等,发展获取燃料和化学品的可持续方式,势在必行。

汽油作为一种石油衍生产品,是目前应用最广泛的运输燃料,由烃类(hydrocarbon),添加剂和配合剂混合组成。其中烃类(alkanes)仅由碳和氢原子组成,而汽油则是直链和支链烷烃(碳氢化合物)化合物,包括 4-12 个碳原子通过直接的碳 - 碳键连接形成。

之前的研究表明,通过大肠杆菌代谢工程,一些科学家们获得了 13-17个碳原子组成的长链烷烃,这能作为柴油的一种替代物,但是长久以来,都没有报道能通过微生物生产短链烷烃,替代汽油。

在 9 月 29 日的《Nature》杂志上,韩国科学技术院(KAIST)特聘教授 Sang Yup Lee 领导的一组研究人员第一次公布了通过大肠杆菌代谢工程,微生物生产汽油的一种新方法。

研究人员对脂肪酸代谢过程进行了修改,获得了比正常细胞内脂肪酸代谢产物更短的脂肪酸衍生物,并由此发现了一种能用于短链烷烃生物合成的新生物合成途径。这首次实现了通过大肠杆菌平台生产汽油。

此外,由于大肠杆菌的灵活性,也能通过修饰生产其它产品,如短链脂肪酸酯(short-chain fatty esters)和短链脂肪醇(short-chain fatty alcohols)等。

在这篇文章中,韩国研究人员详细描述这一研究步骤:

1)筛选与脂肪酸生产有关的酶;

2)对酶和脂肪酸生物合成途径进行工程改造,将碳流向引导到短链脂肪酸生产中来;

3)通过引入一种新的合成途径和培养条件的优化,令短链脂肪酸转换到其相应的烷烃(汽油)。

而且研究小组也在将相关酶引入到同一菌株平台上时,发现了生产脂肪酸酯类和醇类的可能性。

Sang Yup Lee 教授表示,“这还只是实现可持续生产汽油的开端,由于短链脂肪酸及其衍生物的低代谢通量,因此这一效价还比较低。我们目前正在尝试提高效率,以及生产生物汽油的产量。尽管如此,我们也很高兴报道第一次发现通过代谢工程的大肠杆菌,能生产汽油,我们希望这能作为一个基础,用于生产可再生资源的燃料和化学品。”

原文检索:

Microbial Production of Short-chain Alkanes

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