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从大肠杆菌里“飘”出来的“彩虹”,通过加减基因使细菌生产天然颜料

2021-10-03

海外星云 2021年13期
关键词:生物生产工程

韩国高级科学技术研究所的化学和生物分子工程师Sang Yup Lee表示,消费者愿意为天然染色剂买单。

Sang Yup Lee现任韩国科学技术院化学与生物分子工程学特聘教授,生物过程工程研究中心主任和生物信息学研究中心,同时也是美国国家科学院和美国国家工程院外籍院士。

日前,Lee和他的团队对大肠杆菌进行了基因改造,使其成为能够产生七种彩虹色料的菌株。除了经过充分研究的着色剂虾青素(红色)、β-胡萝卜素(橙色)和玉米黄质(黄色)之外,紫罗兰素、脱氧紫罗兰素原、紫罗兰素和脱氧紫罗兰素分别作为天然绿色、蓝色、海军蓝和紫色着色剂生产。

一些染料可以从植物中自然产生。例如,靛蓝是从Indigofera属物种的叶子中提取的。但这个任务是由人力来完成的,致使颜色多变,难以把握。合成替代品可能涉及有毒前体和副产品,有时会作为污染物释放。因此,Lee和他的同事着手设计大肠杆菌以制造七种天然染料。

天然着色剂可大致分为亲水性和疏水性化合物。当由微生物产生时,亲水性化合物通过转运蛋白扩散或分泌到培养基中,而疏水性化合物则在细胞内或细胞膜内积累。特别是,由于细胞积累这些化合物的先天能力及其可能的细胞毒特性有限,疏水性化合物(即类胡萝卜素、双吲哚色素)的高水平生产一直存在问题。

最近的几项研究试图通过膜工程来解决这个问题,例如增加膜面积或通过形成细胞内脂滴作为疏水性化合物的细胞内储库。……

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