一种把细菌变成化工厂的有效方法

从食品防腐剂到药品和化妆品，甚至生物燃料，我们几乎什么都用化学品。其中许多是石化衍生物，因此它们的合成是不可持续的。因此，必须寻求工业规模的、可持续的、廉价的生产化学品的替代方法，为更绿色、更清洁的未来铺平道路。

细菌可以被视为自然界的微型化学工厂，许多研究人员正试图了解如何重新连接它们复杂的化学反应网络，将葡萄糖等廉价原料转化为有用的化学产品供我们使用。利用基因开关重定向细菌的化学性质是合成生物学领域的一项令人兴奋的发展。

通常，基因开关是通过添加一种叫做诱导剂的化学物质来打开的。然而，诱导器是昂贵的，通常需要不断添加以防止关闭，类似于“带有弹簧的电灯开关”，当你放手时，它就会关闭。这使得这种转换方法成本高昂，因此从经济上讲，扩大到工业生产是不可行的。

华威大学工程学院的研究人员在《自然通讯》杂志上发表了一篇题为《设计一种不可逆的代谢开关，用于可伸缩的微生物化学生产诱导》的论文，他们发现了一种将细菌转换为化学生产模式的廉价方法。

在工程学院华威综合合成生物学中心的艾哈迈德·曼南博士和德克兰·g·贝茨教授的领导下，新的理论研究调查了来自大肠杆菌的生物传感器如何对油酸等廉价天然营养物质做出反应，从而产生开关。利用数学模型和飞行控制系统中常用的反馈控制回路的工程原理，他们发现了如何在细菌中设计一种基因开关，消除恢复的“弹簧”，这样只需添加一种廉价的天然营养物质脉冲，就可以永久地将细胞切换到化学生产模式，从而大幅降低成本。

华威大学工程学院综合合成生物学中心的艾哈迈德·曼南博士评论说:“将细菌永久性地转换为化学生产模式的能力，是实现经济上可行的扩大微生物化学生产的巨大一步。该开关应该广泛适用于许多工业相关微生物和几乎任何化学物质的合成-合成生物学工具箱中的多功能组件。我们研究的下一步将是揭示原理，以了解在化学路线图的哪里应用这种“红绿灯”，也许可以与工业界合作，将其很容易地纳入现有的发酵过程中。”

来自华威大学工程学院综合合成生物学中心的德克兰·贝茨教授补充道:“使用尖端的合成生物学技术，我们的工作已经为在实验室中构建不可逆开关奠定了框架。我们的工作不仅可以改变化学工业生产高价值化学品的方式，还有助于实现更大的愿景，即人类如何摆脱对不可再生资源的依赖，实现可持续的生物化学品合成，实现更绿色、更清洁的未来。”

参考:Mannan AA, Bates DG。设计一种不可逆代谢开关，用于可扩展的微生物化学生产诱导。Nat Commun．2021; 12(1): 3419。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 23606 - x

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