脂肪酸在酵母筛选方法目标

厄巴纳伊利诺斯州大学的研究人员开发出一种新型大规模spectrometry-based筛查技术迅速酵母生产的碳链脂肪酸-群的一部分游离脂肪酸中关键部件的必需营养素,肥皂、化工原料和燃料。他们还发现了七个新的转基因酵母的突变体酿酒酵母生产水平较高的脂肪酸。

这项研究在杂志上发表的一篇论文中有详细描述生物技术和生物工程。研究中心的执行先进的生物能源和Bioproducts创新(CABBI),美国能源部Energy-funded生物能源研究中心,由两个U(我教授:惠民赵,化学和生物分子工程学教授(ChBE)和乔纳森•Sweedler教授化学和化学科学学院的主任。第一作者是聚氨酯雪(如图),与赵ChBE博士生在CABBI的实验室。

赵的基因工程师小酵母细胞生产脂肪酸,增加生物柴油的关键组件,脂肪醇,蜡和烯烃-洗涤剂的构建块,粘合剂,塑料。CABBI的目标是开发健壮的酵母,可以转换成可再生植物生物质燃料和化学品,作为环境友好型和可持续的替代石油化工生产过程。

科学家们可以创建一个大型工程酵母菌株,图书馆或突变体,生产各种MCFAs很快,薛说。但是他们能够控制的确切成分MCFAs在这些微生物细胞工厂生产是有限的,没有“高通量”的方式快速分析大量的样本。

为了克服这个限制,雪和其他研究人员与Sweedler集团合作开发一个大规模筛选工具,一个化学表征方法基于MALDI-ToF女士(matrix-assisted激光解吸/电离飞行时间质谱)。质谱分析是一个信息丰富的方法分析复杂样品通过测量他们的质荷比的离子。一束激光在幻灯片上的酵母的殖民地;仪器测量分子质量的油脂酵母,从而能够识别它们。

大多数现有流程检测或游离脂肪酸分析依赖于更复杂的气体或液体色谱-光谱法被认为是黄金标准的方法。但这些方法存在局限性在处理庞大的变化,是耗费时间和劳动密集型和准备样品。

整个方法使用MALDI-ToF女士系统更快,已被成功地用于蛋白质和多肽。ToF质量分析器是快,相对较低的成本,有一个很大的检测窗口,适合筛选复杂生物的目标。

但是碳链脂肪酸高度动荡和轻量级的,使它们难以检测和量化使用这种方法。此外,酵母的细胞壁厚为研究人员创建另一个挑战来有效地分解细胞成分。

所以CABBI人员优化各种溶剂和矩阵的样品制备步骤。而不是试图直接检测MCFAs,他们使用一个代理:酵母细胞的膜脂质。他们推测,水平的提高膜脂质较短链酰基磷脂酰胆碱(pc)、磷脂类,将与一个更大的生产能力MCFAs,短的长度比丰富的脂肪酸普遍存在酿酒酵母。

验证假设,U我科学家比较了MALDI-ToF女士的天然酵母与先前发现两个转基因菌株产生更高水平的MCFAs。数据显示这两个突变体短酰基链的电脑超过了天然酵母。这些初步研究结果证实了更确切的液相色谱和质谱碎片流程。

与他们建立了筛选方法,CABBI团队成员开始寻找更多的突变株高MCFAs的生产。他们发现两个著名的山峰的质谱与磷脂、脂肪酸的象征。那些被用作生产MCFA的迹象。

Sweedler指出,“质谱测量速度快,分析每小时2000酵母殖民地(大约每两秒一个样本)相比,30分钟/样本下的传统方法。“处理时间也明显缩短:两到三分钟和每样三到四个小时。总的来说,女士MALDI-ToF筛查工具允许科学家快速鉴定菌株,进行更详细的分析。

“我们的方法允许我们屏幕上吨的突变体在短时间内。我们可以确定好候选人进行进一步的研究,”雪说。

在未来,用于高通量筛选的方法可以修改和其他类型的产品,如长脂肪酸或脂肪酸醇,节省研究人员的时间和劳力。

研究人员希望在他们的工作在CABBI iBioFAB -伊利诺斯州生物铸造先进生物制造。它的机器人系统可以加快样品制备和提供更快,更准确的结果,帮助扩大项目来测试更多的突变株,薛说。约有6000个基因酿酒酵母数以百万计的潜在协同效应和功能可能被发现。

除了科学之外,这些C6 C12脂肪酸在人体健康十分重要,提供关键的营养素和有用的产品,如ω- 3脂肪酸。

“未来如果我们可以直接生成生物燃料和bioproducts如脂肪酸在大规模酵母等微生物细胞,这意味着我们不需要使用汽油,”雪说。“我们可以拯救环境和省下一大笔钱。”

参考

雪等。(2020)。基于质谱检测的高通量筛选方法工程脂肪酸合成酶与改善生产的中链脂肪酸。生物技术和生物工程。DOI:https://doi.org/10.1002/bit.27343

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。