大腸桿菌利用合成生物學(xué)策略生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯的研究進(jìn)展

莊倩倩

(齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院 山東省微生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250353)

大腸桿菌利用合成生物學(xué)策略生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯的研究進(jìn)展

莊倩倩

(齊魯工業(yè)大學(xué) 生物工程學(xué)院 山東省微生物工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250353)

合成生物學(xué)作為近年來(lái)發(fā)展迅速的一門(mén)交叉學(xué)科，為微生物的生物合成提供了強(qiáng)有力的平臺(tái)工具。微生物細(xì)胞工廠可以合成一系列不同種類(lèi)的聚羥基脂肪酸酯(PHA)，而大腸桿菌作為最常用的底盤(pán)，正不斷運(yùn)用合成生物學(xué)的策略發(fā)掘PHA的多樣性并降低成本、提高產(chǎn)量。本文中，筆者綜述了大腸桿菌利用合成生物學(xué)策略生產(chǎn)生物基材料PHA的研究進(jìn)展，并對(duì)其開(kāi)發(fā)與應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

大腸桿菌；合成生物學(xué)；聚羥基脂肪酸酯

聚羥基脂肪酸酯(PHA)是生物體內(nèi)一類(lèi)碳源和能源的天然貯藏材料，它們?cè)谔荚催^(guò)剩、其他大量元素(N、O、P、S)被耗盡的情況下，可以由不同種類(lèi)的微生物合成[1-3]。PHA主要是由含有不同碳鏈長(zhǎng)度的單體即羥基脂肪酸(hydroxyalkanoate，HA)聚合而成的，組成PHA的羥基脂肪酸主要是3-羥基脂肪酸，也有4-羥基脂肪酸和5-羥基脂肪酸等，其分子量一般為5.0×104～10.0×105[4]。PHA分子量的大小與底盤(pán)微生物的種類(lèi)、底物組成、接種狀態(tài)、培養(yǎng)條件以及下游加工技術(shù)等相關(guān)[5]。盡管目前有超過(guò)300種微生物可以用來(lái)積累PHA聚合物，但只有極少數(shù)可以合成工業(yè)應(yīng)用規(guī)模的PHA，它們常常具有相對(duì)較慢的生長(zhǎng)速度和較低的最適生長(zhǎng)溫度，且體內(nèi)同時(shí)擁有PHA的降解途徑，這些對(duì)PHA的生產(chǎn)都是極為不利的[6]。大腸桿菌作為一種模式生物，因其生長(zhǎng)速度快、培養(yǎng)條件簡(jiǎn)單、遺傳背景清楚、操作簡(jiǎn)單而被廣泛用來(lái)生產(chǎn)各種為人類(lèi)所用的高附加值產(chǎn)品，如生物燃料、生物材料和大宗化學(xué)品等。雖然在自然條件下，大腸桿菌無(wú)法合成PHA，但是重組大腸桿菌仍然被認(rèn)為是PHA合成的理想宿主。

合成生物學(xué)是21世紀(jì)初興起的一門(mén)交叉學(xué)科，是在工程學(xué)思想的指導(dǎo)下對(duì)現(xiàn)有的生物系統(tǒng)進(jìn)行再設(shè)計(jì)和改造或從頭設(shè)計(jì)并構(gòu)建新的生物元件、裝置和生物系統(tǒng)，目的是產(chǎn)生天然生物系統(tǒng)所不具備的功效[7]。利用合成生物學(xué)的策略，不僅可以設(shè)計(jì)構(gòu)建基因線(xiàn)路，還能通過(guò)重構(gòu)細(xì)胞代謝網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)生物基化學(xué)品、生物材料、生物能源和生物醫(yī)藥產(chǎn)品等的高效合成。伴隨著合成生物學(xué)技術(shù)和手段的不斷革新，大腸桿菌高效生產(chǎn)PHA的研究也在不斷突破，許多不同的途徑及相關(guān)酶被整合，用以合成不同類(lèi)型的PHA，為生產(chǎn)滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用規(guī)模、適用于不同領(lǐng)域的PHA奠定了基礎(chǔ)。本文中，筆者綜述了近年來(lái)大腸桿菌利用合成生物學(xué)策略生產(chǎn)PHA的研究進(jìn)展，以期為低成本高附加值的PHA合成提供理論依據(jù)和研發(fā)動(dòng)力。

1 PHA簡(jiǎn)介

PHA的一般結(jié)構(gòu)式如圖1所示。從圖1中可以看出，PHA的結(jié)構(gòu)具有多樣性。首先，側(cè)鏈的R1、R2基團(tuán)是可變基團(tuán)，它們可以是具有不同碳原子數(shù)的飽和或不飽和的烷基基團(tuán)。主鏈單體X可以是從1到4變化的，n代表的聚合度(100～30 000)，通常直接決定PHA的分子量大小。

圖1 PHA 的結(jié)構(gòu)通式(R1/R2=烷基基團(tuán),C1～C13 的飽和或不飽和脂肪酸基團(tuán))Fig.1 General structure of PHA (R1/R2=acyl group,C1-C13 unsaturated or saturated fatty acid group)

隨著目前追求“綠色聚合物”潮流的日益興盛，PHA作為一類(lèi)生物可降解、具有生物兼容性的環(huán)境友好型生物基材料，已經(jīng)被用來(lái)作為石油基塑料的替代品[8]。由于原油價(jià)格不斷攀升，加之石油資源的面臨耗竭問(wèn)題和由傳統(tǒng)塑料造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重等狀況頻發(fā)，PHA的生產(chǎn)與合成越來(lái)越受到研究者們的關(guān)注。到目前為止，已經(jīng)有超過(guò)150種的PHA單體組成被報(bào)道[9-10]。

PHA的分類(lèi)依據(jù)主要有2個(gè)：?jiǎn)误w中所含的碳原子數(shù)目不同以及所含單體種類(lèi)的不同。

根據(jù)單體中所含碳原子組成數(shù)目的不同，PHA可以被分成3種主要的類(lèi)型：①短鏈PHA,即scl-PHA，含有3～5個(gè)碳原子,例如聚3-羥基丁酸酯(P(3HB))、聚3-羥基戊酸酯(P(3HV))、聚3-羥基丁酸-3-羥基戊酸酯(P(3HB-co-3HV))和聚3-羥基丁酸-4-羥基丁酸酯(P(3HB-co-4HB))等，通?？梢杂蓮V泛產(chǎn)堿桿菌或羅爾斯通氏菌等產(chǎn)生[11]；②中長(zhǎng)鏈PHA,即mcl-PHA，含有6～14個(gè)碳原子，例如聚3-羥基己酸酯(PHHx)、聚3-羥基辛酸酯(PHO)和聚3-羥基癸酸酯(PHD)[3,12-13]等，mcl-PHA常由氣單胞菌和惡臭假單胞菌等微生物產(chǎn)生[14]；③短鏈-中長(zhǎng)鏈共聚的PHA,即scl-mcl PHA，含有3～14個(gè)碳原子，例如聚3-羥基丁酸-3-羥基己酸酯(P(3HB-co-3HHx))、聚3-羥基丁酸-3-羥基己酸-3-羥基辛酸酯(P(3HB-co-3HHx-co-3HO))等[11]。其中，含有中鏈單體PHA 共聚物的組成主要依賴(lài)于培養(yǎng)條件、碳源和PHA合成途徑的代謝工程改造[15]。

根據(jù)所含單體種類(lèi)的不同，又可以將PHA 分成均聚物(又稱(chēng)為同聚物)和共聚物兩大類(lèi)。均聚物(同聚物)指的是只含有一種單體的PHA 聚合物；而共聚物是指由兩種或兩種以上的PHA 單體聚合而成的聚合物。因?yàn)楣簿畚锖械膯误w種類(lèi)不同，又有了二元聚合物和三元聚合物之說(shuō)。二元聚合物有P(3HB-co-3HHx)，三元聚合物有P(3HB-co-3HV-co-3HHx)等[16-17]。另外，共聚物還可分為隨機(jī)共聚物和嵌段共聚物等，其中嵌段共聚物有P3HB-b-P4HB等[18]。因?yàn)楣簿畚锸怯刹煌N類(lèi)的單體聚合而成，因而具有了同種單體聚合而成的均聚物所不具備的某些特性，能夠很好地改善均聚物理化性質(zhì)上的某些不足，從而在一定程度上拓展了PHA的應(yīng)用范圍和適用性[19]。

上述PHA的多樣性主要是由3種PHA生物合成途徑和PHA聚合酶的特異性及生物加工過(guò)程產(chǎn)生的。第一種PHA生物合成途徑是乙酰乙酰輔酶A途徑，主要用于合成scl-PHA(C3～C5)[20-21]；第二種途徑是脂肪酸β-氧化途徑，主要是利用脂肪酸為碳源合成mcl-PHA[22]；第三種途徑是脂肪酸從頭合成途徑，同第二種途徑一樣,主要是以迭代循環(huán)的方式來(lái)發(fā)揮作用[23-24]。Mcl-PHA的主要前體物是3-酮?；o酶A,(R)-3-羥?；d體蛋白(ACP),(S)-3-羥?；o酶A和烯?；o酶A，這些都是脂肪酸代謝的中間產(chǎn)物。在過(guò)去的20年里，通過(guò)引入mcl-PHA合成酶基因，同時(shí)過(guò)表達(dá)烯?；o酶A水合酶或3-酮?；?ACP還原酶，大腸桿菌mcl-PHA的生物合成途徑已經(jīng)被成功構(gòu)建[25]。

應(yīng)用基因組編輯技術(shù)和代謝工程手段，可以通過(guò)控制PHA聚合物中單體組成來(lái)調(diào)節(jié)和改善PHA的生物可降解性、生物兼容性及熱力學(xué)性能、力學(xué)性能等[26]。近年來(lái)，利用合成生物學(xué)的方法，全球的研究者們?cè)噲D構(gòu)建滿(mǎn)足不同類(lèi)型PHA高效生產(chǎn)的平臺(tái)。

2 DNA克隆和組裝的新技術(shù)及其在大腸桿菌PHA生物合成中的應(yīng)用

合成生物學(xué)在研究?jī)?nèi)容上可以分為3個(gè)層次：生物元件、模塊和底盤(pán)。生物元件是合成生物學(xué)研究中的最小單位，而保證生物元件在不同的環(huán)境中都能正常發(fā)揮其生物學(xué)功能是合成生物學(xué)研究的基石。生物元件主要分為表達(dá)特定酶的功能元件和起調(diào)控作用的調(diào)控元件。模塊是由生物元件組裝而成的。底盤(pán)是承載模塊發(fā)揮功能的細(xì)胞系統(tǒng)。

生物元件和模塊的構(gòu)建優(yōu)化需要利用DNA克隆和組裝技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的克隆方法是通過(guò)利用DNA限制性?xún)?nèi)切酶和連接酶進(jìn)行酶切、連接的方式實(shí)現(xiàn)的。該方法雖然被廣泛應(yīng)用，但無(wú)法解決大片段基因簇的克隆難題，不能有效地進(jìn)行多個(gè)片段的一次性組裝[27]。近年來(lái)，代謝途徑改造手段發(fā)展迅速,理性的代謝工程可通過(guò)使用多樣的DNA重組技術(shù)和理性的目標(biāo)鑒定來(lái)修飾細(xì)胞代謝，從而提高底盤(pán)細(xì)胞中功能性生物元件的活力，以高效合成目標(biāo)產(chǎn)物[28]。最新的克隆方法包括BioBrick組裝法[29]、Gibson組裝法[30]、Golden Gate組裝法[31-32]、序列和連接酶不依賴(lài)的克隆方法(sequence and ligation-independent cloning,SLIC)[33]等，但這些方法仍存在著大片段基因簇處理成本高、效率低的問(wèn)題。為了解決這些難題，國(guó)內(nèi)外的研究者們探索了多種方法。

2.1 SSOA法

陳國(guó)強(qiáng)教授的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了一種基于體外單鏈互補(bǔ)突出末端退火黏連的基因片段提取方法(SSOA)[34]。對(duì)于已知基因組序列的大腸桿菌，在基因組的目的基因簇上下游找到特定的限制性?xún)?nèi)切酶酶切位點(diǎn),利用得到的酶切位點(diǎn)切割含有目的基因簇的基因組,并經(jīng)過(guò)核酸外切酶消化得到單鏈DNA互補(bǔ)末端，同時(shí)用核酸外切酶處理帶有與基因簇末端同源序列的環(huán)形或線(xiàn)性載體，經(jīng)過(guò)處理的基因簇和環(huán)形或線(xiàn)性載體骨架分別通過(guò)特異性的退火黏連及共價(jià)結(jié)合，進(jìn)一步形成包含目的基因簇的環(huán)形或線(xiàn)形載體。該技術(shù)結(jié)合KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)的遺傳信息，能夠以較高的效率克隆大腸桿菌基因組上的任意一段小于28 kb的基因組片段[34]。但上述方法同時(shí)也存在一個(gè)問(wèn)題，即所克隆的基因組片段上必須帶有抗性篩選標(biāo)記?；诖?，另一種無(wú)需使用抗性基因，而是依賴(lài)于體內(nèi)同源重組的大片段DNA 克隆技術(shù)得以開(kāi)發(fā)。該方法主要是通過(guò)同源重組將載體插入到基因組上目的基因簇的上游或下游；提取該基因組后利用在基因簇中不存在而在其上下游存在的酶進(jìn)行酶切消化，并將消化的基因組在體外自連，從而得到帶有目的基因簇和克隆載體的新質(zhì)粒。該方法也被應(yīng)用到了PHB的生產(chǎn)中,大腸桿菌過(guò)表達(dá)氫酶-3基因簇和(或)乙酰輔酶A,能夠在厭氧條件下將產(chǎn)氫與PHB的合成相偶聯(lián)，無(wú)論外源是否添加乙酸為碳源，都能提高H2和PHB的合成，使得PHB產(chǎn)量提高9倍，H2含量提高10倍以上[35]。

2.2 多片段組裝(NE-LIC)法

2013年，Wang等[36]開(kāi)發(fā)了基于切刻酶系統(tǒng)的多片段組裝技術(shù)(NE-LIC)，該方法是基于不依賴(lài)于連接的DNA克隆LIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。首先切刻酶系統(tǒng)在雙鏈DNA末端同源臂上產(chǎn)生互補(bǔ)單鏈的3′-，5′-突出末端,并通過(guò)互補(bǔ)單鏈突出末端體外拼接不同長(zhǎng)度的多個(gè)片段，而后利用特異性重組位點(diǎn)將體外形成的線(xiàn)性多基因片段在體內(nèi)重組成環(huán)，該方法效率高、成本低，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)基因片段的一次性組裝。同年，該種組裝方法成功應(yīng)用于PHB生物合成途徑的組裝中，將合成所需的6個(gè)DNA片段在大腸桿菌中一次性組裝，經(jīng)過(guò)發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，重組菌共積累了占細(xì)胞干質(zhì)量50%的PHB。

2.3 基于cyclization after transformation(CAT)策略的DNA組裝

研究表明，構(gòu)建啟動(dòng)子、核糖體結(jié)合位點(diǎn)以及終止子等的標(biāo)準(zhǔn)化元件庫(kù)，可以提高模塊的表達(dá)水平，同時(shí)減少外源功能元件給菌體造成的負(fù)擔(dān)，以此來(lái)提高合成模塊的利用效率，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的高效產(chǎn)出[37-39]。2014年，Wu等[40]利用串聯(lián)啟動(dòng)子策略，將細(xì)菌血紅蛋白啟動(dòng)子Pvgb在微好氧條件下串聯(lián)組裝在PHB合成基因前，該組裝方法與CAT相結(jié)合，能夠顯著提高多基因片段組裝的構(gòu)建效率。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)8個(gè)串聯(lián)重復(fù)序列作為啟動(dòng)子時(shí)，大腸桿菌S17-1的PHB合成量最高，達(dá)到5.37 g/L。

2.4 寡聚接頭介導(dǎo)的組裝(OLMA)法

2016年，Li等[41]在大腸桿菌中利用理性設(shè)計(jì)的核糖體結(jié)合位點(diǎn)庫(kù)，構(gòu)建高、中、低拷貝數(shù)的質(zhì)粒，用以過(guò)表達(dá)PHB合成基因，構(gòu)建過(guò)程應(yīng)用了寡聚接頭介導(dǎo)的組裝方法(OLMA)，結(jié)果表明，菌株在經(jīng)過(guò)了平板篩選和高通量篩選之后，能夠積累占細(xì)胞干質(zhì)量0～92%的PHB。該項(xiàng)研究所應(yīng)用的建庫(kù)設(shè)計(jì)、組裝和篩選方法為今后其他種類(lèi)PHA的多酶途徑優(yōu)化提供了有力借鑒。

3 大腸桿菌構(gòu)建新合成途徑合成非天然PHA的研究

應(yīng)用合成生物學(xué)的策略和方法，可以在大腸桿菌中構(gòu)建全新的代謝途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)非天然PHA的合成。2012年，Meng等[12]在大腸桿菌中構(gòu)建了一個(gè)新的合成途徑用以合成P(3HP-co-4HB)，其中包括5個(gè)外源基因，即來(lái)自克氏梭菌的編碼4-羥基丁酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶的orfZ基因、來(lái)自橙色綠屈撓菌的編碼丙酰輔酶A連接酶ACS區(qū)域的pcs’基因、來(lái)自惡臭假單胞菌KT2442的編碼脫水酶和乙醛脫氫酶的dhaT和aldD基因以及編碼PHA合成酶的phaC1基因。該新構(gòu)建的途徑最終合成了單體比例可調(diào)控的新型P(3HP-co-4HB)，豐富了PHA的多樣性[10]。

聚3-羥基丙酸酯(P3HP)以較大的拉伸強(qiáng)度著稱(chēng)，而聚4-羥基丁酸酯(P4HB)是一種具有較高彈性的聚合物。重組大腸桿菌可以合成P3HP和P4HB，從而構(gòu)建嵌段式共聚物。當(dāng)外源添加1,4-丁二醇作為4HB前體時(shí)，可以合成P4HB，隨后添加1,3-丙二醇作為3HP的前體時(shí)，就能夠共聚成嵌段物P3HP-b-P4HB。該研究合成的非天然PHA即P3HP-b-29%P4HB和P3HP-b-37%P4HB比P(3HP-co-4HB)具有更優(yōu)越的性能[42]。

傳統(tǒng)的mcl-PHA生產(chǎn)主要是通過(guò)脂肪酸β-氧化和脂肪酸從頭合成途徑實(shí)現(xiàn)的。這兩個(gè)途徑分別有自己的合成缺陷，脂肪酸β-氧化途徑是以脂肪酸為碳源來(lái)合成PHA，而脂肪酸是一種較昂貴的碳源且對(duì)微生物細(xì)胞有毒害作用，因此利用該途徑合成PHA具有很大的限制。脂肪酸從頭合成途徑雖然是利用碳水化合物為碳源生產(chǎn)PHA，但是細(xì)胞內(nèi)積累的PHA含量較低?；谏鲜鲈?，迫切需要構(gòu)建一個(gè)利用廉價(jià)、不相關(guān)碳源高效生產(chǎn)PHA的平臺(tái)，從而提供充足的(R)-3-羥?；o酶A底物。2014年，Zhuang等[43]著眼于解決上述問(wèn)題，在重組大腸桿菌中構(gòu)建了逆向脂肪酸β-氧化循環(huán)中所需酶的過(guò)表達(dá)質(zhì)粒，試圖直接利用葡萄糖為碳源，通過(guò)構(gòu)建的逆向脂肪酸β-氧化循環(huán)，合成含有不同單體的mcl-PHA共聚物。當(dāng)在單敲除硫酯酶基因菌株的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加30 g/L葡萄糖時(shí)，敲除tesB基因的菌株合成的mcl-PHA含量最高，約占細(xì)胞干質(zhì)量的4.01%；敲除yciA基因的菌株次之，約占細(xì)胞干質(zhì)量的2.04%；敲除tesA基因的菌株合成的mcl-PHA含量最低。為了進(jìn)一步提高產(chǎn)量，在重組大腸桿菌中同時(shí)敲除了2個(gè)硫酯酶基因，得到雙敲除菌株，其中敲除tesB和yciA基因的菌株合成的mcl-PHA的含量最高，可達(dá)6.62%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。為了合成scl-mcl PHA，筆者用來(lái)自施氏假單胞菌的PHA聚合酶-PhaC2Ps替換合成mcl-PHA的來(lái)自銅綠假單胞菌的PHA聚合酶-PhaC2Pa，構(gòu)建新的合成質(zhì)粒，轉(zhuǎn)入大腸桿菌進(jìn)行發(fā)酵。在添加 30 g/L葡萄糖的情況下，能夠合成占細(xì)胞干質(zhì)量約12.10%的scl-mcl PHA，其中3HB占21.18%(摩爾百分?jǐn)?shù))，中鏈單體占78.82%(摩爾百分?jǐn)?shù))。該生產(chǎn)途徑可以在經(jīng)過(guò)優(yōu)化之后用于工業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。

4 大腸桿菌調(diào)控合成途徑產(chǎn)生非天然PHA的研究

合成生物學(xué)的策略不僅可以構(gòu)建新的PHA合成途徑，也可以用來(lái)調(diào)控PHA生物合成的代謝流。例如CRISPR(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)系統(tǒng)作為gRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控平臺(tái)高效的合成生物學(xué)工具，能夠抑制功能元件的表達(dá)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)代謝途徑的調(diào)控[44]。該系統(tǒng)也可以應(yīng)用到PHA的合成代謝流調(diào)控和單體組成改造上。Lv等[45]在重組大腸桿菌中，以葡萄糖為碳源，利用CRISPRi技術(shù)合成P3HB4HB。其中，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的sgRNA，不同程度地抑制了編碼琥珀酸半醛脫氫酶的sad基因，從而調(diào)控了流向4HB合成途徑的代謝流強(qiáng)度，最終合成了含有不同摩爾分?jǐn)?shù)(1%～9%)4HB的P3HB4HB；繼續(xù)抑制琥珀酰輔酶A合成酶基因和琥珀酸脫氫酶基因(sucC、sucD、sdhA和sdhB)，可進(jìn)一步增強(qiáng)4HB合成途徑的代謝流，使得P3HB4HB中4HB的組成比例擴(kuò)大到了18.4%(摩爾分?jǐn)?shù))。本研究結(jié)果表明，CRISPRi是一種能夠在大腸桿菌中同時(shí)調(diào)控多個(gè)基因表達(dá)，從而調(diào)控細(xì)胞代謝流的方法。

5 展望

當(dāng)前，隨著合成生物學(xué)策略和方法的不斷發(fā)展與日趨完善，越來(lái)越多的技術(shù)手段被應(yīng)用于PHA的生物合成之中。但是，由于傳統(tǒng)PHA的單體結(jié)構(gòu)和組成難以調(diào)控、生產(chǎn)成本較高，而且已有的mcl-PHA和scl-mcl PHA種類(lèi)單一、應(yīng)用范圍有限，因此，適用于生物材料、醫(yī)藥化工等領(lǐng)域的新型PHA亟待開(kāi)發(fā)合成。

此外，大腸桿菌作為目前合成PHA最常用的底盤(pán)之一，可以通過(guò)進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行理性的設(shè)計(jì)優(yōu)化和代謝改造，阻斷競(jìng)爭(zhēng)性的代謝旁支路徑，使之進(jìn)行基本生命活動(dòng)所需的能量更小，利于代謝流量更多地進(jìn)入PHA的合成途徑，從而提高PHA的合成量。同時(shí)應(yīng)用更為廉價(jià)的碳源，開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)便易行的下游生物加工過(guò)程，都為實(shí)現(xiàn)PHA的可持續(xù)高產(chǎn)和大規(guī)模商業(yè)化的“綠色制造”提供了新的研究方向。

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(責(zé)任編輯 荀志金)

ProgressinsyntheticbiologyofEscherichiacolitoproducepolyhydroxyalkanoates

ZHUANG Qianqian

(Shandong Provincial Key Laboratory of Microbial Engineering,School of Bioengineering,Qilu University of Technology,Jinan 250353,China)

As a rapidly developmental interdiscipline,synthetic biology offers powerful tools for microbial synthesis.Microbial cell factories can synthesize a variety of polyhydroxyalkanoates (PHA).The diversity of PHA can be explored and the cost of PHA production can be reduced using strategies of synthetic biology inEscherichiacoli.In addition,PHA yield can be increased.We review here the progress in production of PHA via strategies of synthetic biology inE.coliand indicate the research and application prospects of PHA.

Escherichiacoli;synthetic biology;polyhydroxyalkanoates

10.3969/j.issn.1672-3678.2017.06.006

2017-08-09

山東省自然科學(xué)基金(ZR2016CB03)

莊倩倩(1985—)，女，山東濟(jì)南人，博士，研究方向：微生物代謝調(diào)控、合成生物學(xué)，E-mail:zqq0608@126.com

Q819

A

1672-3678(2017)06-0038-06