剑柄共生multi-organism可以把阳光和空气变成有价值的蛋白质

人工生物系统包括三种微生物和导电聚合物已被证明产生蛋白质利用阳光,大气二氧化碳和氮更有效地比天然生物。multi-organism方法可以使共生微型工厂合成商业生化药剂用于农业、环境、食物和医疗应用,研究人员说。

单个微生物物种已经用于生产天然产品几十年了。然而,人工系统,结合微生物的不同能力一起工作来可以打开更多的环保和高效的生产路线。问题是,共生关系存在局限性,因为之间的通信电子和化学物质的微生物是低效的,导致低收益率。

现在浩田呗和他的同事在北京中国科学院已经开发出一种概念验证光合人工共生有机体中三种微生物组件一起工作使多肽用阳光、二氧化碳和氮。至关重要的是,导电聚合物系统中克服以往效率限制通过增强分子的直接传输和电子之间的物种。

研究小组着手设计一个系统,可以产生两个目标蛋白质生物合成自然低效率。第一,γ-polyglutamic酸(γ-PGA),用于食品工业、制药、水处理。第二,杆菌肽是一种抗生素。我们的方法涉及仔细选择和测试不同的生物体,确定哪个组合最适合在我们的生物合成系统,”解释了呗。

土壤中细菌的团队开始地衣芽孢杆菌生产γ-PGA的代谢途径和杆菌肽a .然而,独自一人是无法合成二氧化碳和氮利用太阳能。为此,研究小组发现了一个淡水蓝藻属于集胞藻属属是一种理想的合作伙伴,可以解决碳通过光合作用和系统提供必要的碳水化合物的主要来源。与此同时,固氮细菌Rhodopseudomonas palustris采用大气氮转化为铵,需要的原料是什么地衣芽孢杆菌生产目标蛋白质。

的三种生物的组合可以产生多肽,但效率低下,“白说。提高效率,团队然后介绍导电聚合物制成的聚(fluorene-co-phenylene)。我们相信,导电聚合物使multi-biological共生体形成一个网络,实现稳定的分子和电子转移,“白解释道。

结果表明,γ-PGA的产量增加了104%,光合效率翻了一番,从0.71%上升至1.43%,相比之下,测试没有导电聚合物。当系统被设计用来生产杆菌肽,产量增加了77%。这种低成本的方法,可持续制造生产高附加值产品有着重要的意义,”白说。

然而,帕特里克•琼斯研究在伦敦帝国学院微生物合成代谢途径,是不服气。他指出,许多观测研究中关于分子运输,特别是氨,不完整的因果关系和一些关键交互仍未经证实的。“有趣的是与非生物过程的复杂性和大型化交互元素,但它不太可能具备商业竞争力,可能难以复制的以商业规模,”他说。