嗜鹽單胞菌利用乙酸鹽合成PHB的研究

晉 彪張 靜洪坤強王智文陳 濤?

嗜鹽微生物(Halophiles)是六大極端微生物的一種[1],其正常的生長需要較高的鹽濃度來維持。相比于其他常見底盤微生物,嗜鹽菌的高耐鹽特性使其在培養過程中不易染菌,可以進行不嚴格的滅菌發酵[2],下游提取胞內PHB 產物時,加入適量清水即可實現細胞破壁,在節約能耗的同時,也簡化了發酵工藝。 但嗜鹽微生物的遺傳背景不清晰、基因編輯難度大制約了其發展。 自新疆艾丁湖分離純化得到的嗜鹽菌TD01(Halomonassp. TD01),最適生長溫度37 ℃,最適生長鹽濃度為60 g·L-1NaCl,最高可耐受250 g·L-1NaCl,是1 株中度嗜鹽菌并可天然生產聚3-羥基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrate,PHB)[3]。 CRISPR/Cas9 基因編輯系統[4]、組成型啟動子庫PPorin[5]、誘導型表達系統[6]等基因編輯手段在Halomonassp. TD01 中的成功應用,為其作為下一代工業生物技術的底盤細胞打下堅實基礎。

聚羥基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是一類由含羥基脂肪酸單體聚合而成的生物大分子聚合物,無毒無害可再生,具有生物相容性、可降解性和良好的物化特性[7],在生物塑料[8]、藥物緩釋載體、植入性材料[9]等領域擁有廣泛前景[10]。 聚3-羥基丁酸酯由3-羥基丁酸聚合而成,是結構最簡單,研究最清楚的PHA。

乙酸作為一種二元弱酸,不僅常作為生物發酵時產生的副產物,還廣泛存在于各種纖維素水解液中[11]。 乙酸鈉的價格比葡萄糖每噸低150 美元左右[12],研究表明,利用廉價的乙酸鹽代替葡萄糖進行如異丙醇[13]、乙醇酸[14]等高附加值產品的生產是具有一定潛力的。 但高濃度的乙酸根和鹽離子會抑制菌體生長,降低產量和產率,因此提高工程菌株對乙酸鹽的耐受和利用效率至關重要?！?br>