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krisjiang木蟲 (正式寫手)
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[交流]
【推薦】Science：改造大腸桿菌 生物燃料生產(chǎn)將提速
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鏈烷烴是汽油、柴油的主要成分，許多生物都可自行產(chǎn)生。日前，美國研究人員通過基因工程方法對大腸桿菌進(jìn)行了改造，可使其免去產(chǎn)生生物燃料的中間步驟，直接使用簡單的糖或者雜草生成鏈烷烴。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期美國《科學(xué)》雜志（Science）上。 盡管許多由農(nóng)作物和脂肪酸制造的生物柴油都能直接“喂進(jìn)”汽車的發(fā)動機(jī)，但其并不適合目前的煉油廠和輸油管道。美國舊金山LS9生物技術(shù)公司的斯蒂芬·得勒·卡達(dá)耶表示，使用目前的燃料基礎(chǔ)設(shè)施制造生物燃料，需要進(jìn)行成本非常高的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。 諸如藍(lán)細(xì)菌等生物體或可成為解決問題的“鑰匙”。幾年前，人們發(fā)現(xiàn)有幾種藍(lán)細(xì)菌能自然產(chǎn)生鏈烷烴，因此，這些藍(lán)細(xì)菌也有潛力通過光合作用來獲得生物燃料。得勒·卡達(dá)耶表示，如果人們能夠找到為這種轉(zhuǎn)化過程負(fù)責(zé)的基因，人們就能夠操控這種細(xì)菌，讓其大規(guī)模生產(chǎn)鏈烷烴。 最近，安德魯斯·希爾默領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊將不同菌株的10種藍(lán)細(xì)菌（這些藍(lán)細(xì)菌均能產(chǎn)生鏈烷烴）與一種不能產(chǎn)生鏈烷烴的藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行了比較。當(dāng)該研究團(tuán)隊從能產(chǎn)生鏈烷烴的藍(lán)細(xì)菌基因組中剔除掉不能產(chǎn)生鏈烷烴藍(lán)細(xì)菌的基因組后，發(fā)現(xiàn)了僅在產(chǎn)生鏈烷烴的藍(lán)細(xì)菌中存在的17個基因。 科學(xué)家雖已了解了其中一些基因的功能，但還并不清楚它們在產(chǎn)生鏈烷烴過程中所起的作用。于是，該團(tuán)隊將這些基因插入一個新的大腸桿菌宿主體內(nèi)，容易在實(shí)驗(yàn)室培植的大腸桿菌很適合工業(yè)化生產(chǎn)，它合成脂肪酸的天然能力也會在生物燃料的生產(chǎn)中得到應(yīng)用。研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過重新編程的大腸桿菌開始制造產(chǎn)生鏈烷烴的酶。 希爾默表示，該實(shí)驗(yàn)表明在工業(yè)化生產(chǎn)過程中，可通過非常簡單的一步法獲得鏈烷烴，進(jìn)去的是糖等“飼料”，產(chǎn)出的是汽車可直接使用的燃料。到目前為止，研究人員使用一個1000升的示范發(fā)酵罐，獲得了10升鏈烷烴。研究人員希望利用這種方法，在幾年之內(nèi)，建立更大的示范工廠，以實(shí)現(xiàn)鏈烷烴的大規(guī)模生產(chǎn)。 原文出處： Science DOI: 10.1126/science.1187936 Microbial Biosynthesis of Alkanes Andreas Schirmer,* Mathew A. Rude, Xuezhi Li, Emanuela Popova, Stephen B. del Cardayre Alkanes, the major constituents of gasoline, diesel, and jet fuel, are naturally produced by diverse species; however, the genetics and biochemistry behind this biology have remained elusive. Here we describe the discovery of an alkane biosynthesis pathway from cyanobacteria. The pathway consists of an acyl–acyl carrier protein reductase and an aldehyde decarbonylase, which together convert intermediates of fatty acid metabolism to alkanes and alkenes. The aldehyde decarbonylase is related to the broadly functional nonheme diiron enzymes. Heterologous expression of the alkane operon in Escherichia coli leads to the production and secretion of C13 to C17 mixtures of alkanes and alkenes. These genes and enzymes can now be leveraged for the simple and direct conversion of renewable raw materials to fungible hydrocarbon fuels. |
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