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利用合成生物学在植物中共同生产高价值的萜类生物材料和生物燃料

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-03-29浏览次数:1415

密歇根州立大学的科学家们已开发出合成生物学工具,用于在植物中生产高价值化合物。该研究发表在Nature Communications杂志上。

萜类化合物是植物中最大的天然产物,已被人类使用了数千年。萜类化合物的现代应用范围从药物,香料,营养品,杀生物剂到化学原料。然而,在工业规模生产的背景下,萜类化合物的植物积累非常低。此外,在追求天然萜类化合物的提取方面,一些野生植物甚至濒临灭绝。

“我们研究了植物中高价值甾体生物材料可持续生产的新策略,”化学家生物化学家/生物化学家Radin Sadre说。 Sadre是该研究的主要作者,由MSU-DOE植物研究实验室主任Christoph Benning和生物化学与分子生物学助理教授Bjoern Hamberger构思。

新的合成生物学工具允许生产萜类化合物和油,植物叶片中的生物燃料资源。植物通常不会在叶子中积累大量的油。 Benning在植物油和脂类方面的工作是增加叶油含量的基础。油被作为小脂滴存储在植物细胞中,所述小脂滴被涂有蛋白质的脂质层包围。该研究表明,扩展的iconlipid液滴本身可以用作生产萜类化合物的工程平台。 Hamberger Laboratories专门研究萜类化合物生物合成途径的代谢工程。

通常,萜类化合物生物合成发生在植物细胞内的特定位点。合成生物学方法重新定位并促进工程化植物中萜类结构单元和萜类化合物的产生。 “我们使用脂质表面延伸iconaloteote来固定微藻中的不同萜类化合物,将标志性酶合成到植物脂滴的表面,”Sadre说。 “针对脂滴的不同蒽醌合成步骤的靶向导致萜类化合物的有效产生。”

这些实验在烟草亲本烟草(Nicotiana benthamiana)中以实验室规模进行。然而,最终目标是在高产量生物质作物如柳枝稷中生产工业上相关的萜类化合物。该系统的另一个特征是萜类化合物被捕获在脂滴中。这一发现可能有助于未来工程生物质作物的工业过程。

萨德尔说:“一旦我们在实验室打开植物细胞,我们就可以很容易地同时收集脂滴 - 基本上是油类,萜类化合物。我可以看到许多应用可以一起使用,例如,一些'有必要' “在特种生物燃料中加入香料或油脂。”或者,进一步加工可以将萜类化合物与油分离,用于需要更多纯化合物的应用。