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天津工生所在二氧化碳生物轉化脂肪酸方面取得新進展

文章來源:天津工業生物技術研究所   發布時間:2019-04-12  【字號:     】  

  微生物二氧化碳的固定是指微生物以二氧化碳或無機一碳化合物(C1)為底物通過自身代謝途徑轉化為菌體生物質或有機代謝產物的過程。由于碳沉積的消耗導致大量的二氧化碳排放到大氣中引起氣候的改變,因此采取一種高效的方法避免或緩解由二氧化碳積累所產生對人類不利的影響尤為重要。

  Ralstonia eutropha羅氏菌具有自養能力,而且脂肪酸具有高能量密度,在工業、藥品、營養、化妝品及日用品、組成細胞結構促進細胞膜流動性等方面具有重要作用。近日,中國科學院天津工業生物技術研究所畢昌昊帶領的代謝工程與合成生物技術研究團隊,以羅氏菌作為基底菌株,構建高效的由二氧化碳到有機物的生物合成途徑。研究團隊首先通過異源和自源引入脂肪酸合成相關基因代謝工程改造其合成通路,改造菌B2(pCT,pFP)在以果糖為唯一碳源的條件下發酵生產124.48 mg/g的自由脂肪酸,較對照菌H16提高了4倍。隨后為了滿足B2(pCT,pFP)的自養發酵條件,組裝了一個真正的以H2、CO2、O2為底物的自養發酵系統,具有相對安全、連續、多并聯發酵罐等特點。H2由氫氣發生器供應,并保持H2:O2的比例為71,整個系統置于通風櫥內并配備氣體檢測裝置保障實驗安全。在這個系統中,B2(pCT,pFP)能夠在簡單培養基于48h內發酵生產60.64 mg/g的自由脂肪酸,氫氣的供應總量為9*103 mL/L/h。該項研究工作為二氧化碳的微生物固定提供了重要基礎。

  該研究獲得中科院重點部署二氧化碳人工生物轉化項目的支持。相關成果發表在Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology (JIMB) 雜志上。中國科學技術大學和天津工生所聯合培養碩士生李仲康為論文第一作者,天津工生所研究員畢昌昊和張學禮為論文通訊作者。

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自養發酵系統設計圖和實圖 

mg/g(CDW) 

H16 

B2 

H16(pCT) 

H16(pFP) 

H16(pCT,pFP) 

B2(pCT,pFP) 

C14 

7.24±0.54 

2.84±0.036 

2.37±0.22 

2.56±0.11 

27.025±0.79 

47.28±3.5 

C16 

16.05±0.99 

22.36±0.03 

19.20±0.62 

19.32±0.12 

53.87±0.74 

66.43±3.6 

C18 

5.82±0.45 

12.44±0.14 

12.49±0.82 

13.95±0.11 

11.21±0.38 

10.77±0.38 

FA 

29.1±0.9 

37.64±0.2 

34.06±1.66 

35.83±0.1 

92.1±1.0 

124.48±6.72 

脂肪酸產量表:LB+2%果糖培養基 

 

脂肪酸產量GC圖:上:H16對照; 中:B2(pCT,pFP); : 混合脂肪酸標品自養或異樣條件下的脂肪酸生產




(責任編輯:葉瑞優)

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