代謝工程應(yīng)用研究進(jìn)展

劉 震， 董高超， 孫 林， 莫 朕， 夏亞穆

(青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042)

代謝工程是指利用基因重組技術(shù)有目的地對(duì)細(xì)胞代謝途徑進(jìn)行修飾、改造，改變細(xì)胞特性，結(jié)合細(xì)胞基因調(diào)控、代謝調(diào)控及生化工程，通過構(gòu)建新的代謝途徑來生產(chǎn)特定目的產(chǎn)物而發(fā)展起來的一門應(yīng)用性學(xué)科。二十世紀(jì)七十年代開始，隨著基因工程的迅猛發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到利用重組DNA技術(shù)可以改造微生物代謝途徑中特定的酶反應(yīng)，在此基礎(chǔ)上1991年首次提出代謝工程的概念。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，代謝工程逐漸發(fā)展成為一個(gè)新的學(xué)術(shù)領(lǐng)域，其利用重組DNA技術(shù)，有目的地操控細(xì)胞轉(zhuǎn)錄、調(diào)控以及酶的功能，改善細(xì)胞活性，廣泛應(yīng)用于微生物、植物和動(dòng)物細(xì)胞中，一定程度上改變了人們的生活。外源基因?qū)胧腔蚬こ萄芯恐兄匾沫h(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的基因轉(zhuǎn)化方法主要包括載體介導(dǎo)轉(zhuǎn)化和外源基因直接導(dǎo)入兩大類。在此期間，其他的一些無選擇標(biāo)記基因的方法如基因打靶和染色體工程應(yīng)運(yùn)而生，這更大程度上源于對(duì)物種調(diào)節(jié)再生機(jī)制和轉(zhuǎn)化過程機(jī)理的了解。更進(jìn)一步，在染色體特定的區(qū)域無選擇性標(biāo)記基因和基因整合可以推進(jìn)代謝工程的實(shí)施。代謝途徑的基因修飾是代謝工程實(shí)施的重點(diǎn)，常見的策略包括引入目的靶基因、干涉靶基因的表達(dá)或?qū)刂粕锖铣傻霓D(zhuǎn)錄因子進(jìn)行修飾。鋅酯核酸酶是近年來發(fā)展起來的定向改變基因組序列的技術(shù)，其在植物和微生物中的研究對(duì)于新藥研發(fā)和新品種選育等方面有著廣闊的前景。……