中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物所在葡萄糖提取率及代謝研究中獲新進(jìn)展

中新網(wǎng)天津2月12日電 (記者 王君妍)2月12日，記者從天津港保稅區(qū)管委會(huì)獲悉，中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所(以下簡(jiǎn)稱天津工業(yè)生物技術(shù)研究所)于近日在葡萄糖提取率及代謝研究中獲新進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了大腸桿菌實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控葡萄糖攝取率及中心途徑代謝。該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然基金委杰出青年科學(xué)基金、天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動(dòng)等項(xiàng)目資助。

據(jù)介紹，葡萄糖是工業(yè)微生物發(fā)酵過(guò)程中的主要碳源，其攝取速率直接決定胞內(nèi)整體代謝通量。葡萄糖作為細(xì)胞攝取碳源的第一步，建立其實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及動(dòng)態(tài)調(diào)控技術(shù)十分重要。天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員張大偉介紹，葡萄糖通過(guò)糖酵解和磷酸戊糖途徑代謝，可生成多種目標(biāo)產(chǎn)物，但在細(xì)胞培養(yǎng)中，代謝通量的不平衡常使大量葡萄糖未能轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物，而是轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)物排出。這種低效代謝現(xiàn)象在發(fā)酵過(guò)程中普遍存在，不僅浪費(fèi)原料，還導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)與生產(chǎn)失衡，嚴(yán)重影響目標(biāo)產(chǎn)物的生產(chǎn)效率。

針對(duì)這一課題，張大偉帶領(lǐng)的蛋白表達(dá)系統(tǒng)與微生物代謝研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)大腸桿菌葡萄糖吸收速率的方法及其遺傳回路，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)葡萄糖攝取速率及相關(guān)代謝途徑的碳通量。

“在大腸桿菌攝取葡萄糖時(shí)，會(huì)經(jīng)歷一系列復(fù)雜的過(guò)程，包括跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、磷酸化、去磷酸化、輔助蛋白招募，以及相關(guān)因子的表達(dá)或抑制等?；诖苏{(diào)控機(jī)制，我們開發(fā)出了能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)葡萄糖攝取速率的生物傳感器，并建立了對(duì)葡萄糖攝取速率和中央代謝流進(jìn)行正負(fù)調(diào)節(jié)的遺傳回路?！睆埓髠フf(shuō)。

據(jù)悉，該生物傳感器可以直接測(cè)量葡萄糖攝取速率，并可應(yīng)用于氨基酸、維生素、有機(jī)酸等產(chǎn)品合成，通過(guò)調(diào)控中央代謝途徑代謝流，或調(diào)控遺傳回路的激活或抑制，最終提高目標(biāo)產(chǎn)品的產(chǎn)量，該項(xiàng)研究為合成生物設(shè)計(jì)與細(xì)胞工廠的構(gòu)建提供了重要工具和更多選擇。

天津港保稅區(qū)相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，近年來(lái)，天津港保稅區(qū)持續(xù)推進(jìn)重大創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)，加快科技成果從“實(shí)驗(yàn)室”走向“生產(chǎn)線”，依托天津工業(yè)生物技術(shù)研究所、合成生物學(xué)海河實(shí)驗(yàn)室等科研院所，實(shí)施“平臺(tái)沃土”計(jì)劃，為生物制造研發(fā)與創(chuàng)新打造了良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)。(完)