脂肪烴是液體化石燃料的主要組成部分，具有高能量密度、低吸濕性和低揮發(fā)性等優(yōu)點(diǎn)，并且與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)和運(yùn)輸設(shè)備有著較好的兼容性。隨著藍(lán)細(xì)菌等天然產(chǎn)烴微生物脂肪烴合成途徑的發(fā)現(xiàn)，利用這類天然途徑作為合成生物學(xué)元件構(gòu)建高效細(xì)胞工廠，成為一種可持續(xù)、可再生制備脂肪烴生物燃料的潛在途徑。然而目前已報(bào)道的生物產(chǎn)烴途徑效率都很低，不具備工業(yè)應(yīng)用潛力，因此通過生物工程技術(shù)大幅提高脂肪烴生物合成效率是當(dāng)前的研究重點(diǎn)。
近日，在科技部“973”計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委、波音公司等的支持下，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物代謝工程團(tuán)隊(duì)圍繞聚球藻PCC7942脂肪醛脫甲酰加氧酶（ADO）這一關(guān)鍵產(chǎn)烴生物催化劑開展了系列研究，致力于通過定向進(jìn)化策略對ADO酶進(jìn)行改造，以解決該酶較為顯著的催化效率低、穩(wěn)定性差等問題，為細(xì)胞工廠構(gòu)建與脂肪烴的高效生物合成提供更為高效的催化元件。項(xiàng)目目前取得階段性成果，06月03日在線發(fā)表于Scientific Reports。
該研究亟待解決的技術(shù)難題是如何從大容量（106-108）的突變體文庫中快速篩選得到產(chǎn)烴效率顯著提高的突變株，實(shí)現(xiàn)原位快速檢測和評價(jià)細(xì)胞內(nèi)脂肪烴合成水平。為解決這一問題，該團(tuán)隊(duì)吳偉、張磊等從不動(dòng)桿菌（Acinetobacter baylyi ADP1）、假單胞菌（Pseudomonas. oleovorans）等環(huán)境微生物中存在的天然脂肪烴響應(yīng)信號通路出發(fā)，通過基因重組，首次在大腸桿菌中成功構(gòu)建能夠用于檢測細(xì)胞內(nèi)中長鏈脂肪烴的基因元件，該基因元件利用細(xì)胞內(nèi)的中長鏈脂肪烴作為信號分子，激活調(diào)控蛋白，進(jìn)而誘導(dǎo)啟動(dòng)下游報(bào)告基因GFP的表達(dá)，通過這一手段成功實(shí)現(xiàn)將細(xì)胞內(nèi)的脂肪烴濃度信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛑庇^反映烴濃度高低的熒光信號，使得進(jìn)一步采用流式細(xì)胞分選（Fluorescence Activated Cell Sorting）等高通量手段快速篩選高產(chǎn)烴突變株成為可能。
該項(xiàng)研究成果為進(jìn)一步開展產(chǎn)烴元件的定向進(jìn)化與構(gòu)建高效產(chǎn)烴細(xì)胞工廠提供了必要的方法基礎(chǔ)。基于此研究工作，微生物代謝工程團(tuán)隊(duì)人員參加了2014年冷泉港亞洲年會合成生物學(xué)會議，并獲得會議唯一的Poster金獎(jiǎng)。
