脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成的一類(lèi)化合物，是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。
脂肪酸根據碳鏈長(cháng)度的不同又可將其分為短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA），其碳鏈上的碳原子數小于6，也稱(chēng)作揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acids，VFA）；中鏈脂肪酸（Midchain fatty acids，MCFA），指碳鏈上碳原子數為6-12的脂肪酸，主要成分是辛酸（C8）和癸酸（C10）；長(cháng)鏈脂肪酸（Longchain fatty acids，LCFA），其碳鏈上碳原子數大于12。超長(cháng)鏈脂肪酸（VLCFAs）及其衍生物是指碳原子數在22至26之間的一系列化合物，比如芥酸、正二十二醇、荷荷芭油等，它們廣泛應用于潤滑油、涂料、化妝品及醫藥行業(yè)。這類(lèi)物質(zhì)通常從植物中提取或者化學(xué)合成獲得，產(chǎn)量低成為了限制其應用的因素。利用微生物合成超長(cháng)鏈化學(xué)物質(zhì)成為了改善該行業(yè)現狀的突破口。
來(lái)自于瑞典的科學(xué)家通過(guò)在釀酒酵母實(shí)施三步法，成功獲得大量的目標產(chǎn)物。
首先，在釀酒酵母菌株中引入分枝桿菌的FASI系統，讓其能夠合成大量的前體物質(zhì)C16-C18以及C22-C24 VLCFAs。
第二步，研究者通過(guò)敲除β-氧化，甘油三酯及甾醇酯合成途徑，增加超長(cháng)鏈脂肪酰-CoA的代謝流。于此同時(shí)，改造菌株的延長(cháng)酶系統，過(guò)表達釀酒酵母自身的延長(cháng)酶基因ELo2和ELo3基因，讓其能夠成功合成C22-C26 VLCFAs。
第三步，調控生長(cháng)與產(chǎn)物合成的矛盾，以合成正二十二醇為例，首先通過(guò)過(guò)表達擬南芥的?；?CoA還原酶基因（AtFAR）讓釀酒酵母能夠成功合成正二十二醇。進(jìn)一步采用碳源依賴(lài)型的啟動(dòng)子，讓改造菌株有效的識別生物量積累期及產(chǎn)物積累期，阻止了產(chǎn)物積累對生長(cháng)的抑制作用。最終正二十二醇的產(chǎn)量達到了83.5 mg /L，比出發(fā)菌株提高了80倍。該項研究發(fā)表于《Nature Communications》，為利用微生物生產(chǎn)VLCFAs及其衍生物提供了通用性策略。
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