论文部分内容阅读
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。虽然已经有关于采用形态学工程和形成内膜囊泡（IMV）或外膜囊泡（OMV）来增强疏水化合物的产生的初步报告，但这些膜工程策略的组合应用没有被报道。尽管有这些尝试，天然着色剂的效价需要進一步提高以用于工业应用。
Lee和他的团队对大肠杆菌进行了基因改造，他们没有完全切除在某些情况下可能会杀死细菌的相关基因，而是引入了一小段RNA序列，从而“沉默”了这些不需要但必不可少的基因。他们还插入了一个人类基因，使细菌在它们的膜上形成微小的小袋，以获得更大的表面积。使细胞变得更长，然后将一些额外的膜表面积转化为可以包围和排出积累的化学物质的囊。
用于增强彩虹着色剂生产的形态学工程和IMV形成 
形成OMV以增强彩虹着色剂的生产
Lee说，他的大肠杆菌生产方法没有毒性，可以应用于今天的工业一一但“有些颜色会更贵，因为‘浓度’仍然很低且生产起来还是很困难。”
没有参与这项研究的杜克大学生物化学家Meta Kuehn说，这项新技术最终可以帮助改造微生物来生产疏水性抗生素。她说，这种能力“对于生产一些真正难以合成的抗生素来说是一个很好的来源。”
Lee已从事代谢工程26年，并将这些食品和服装的彩虹色染料描述为他对工业化学品生产的最新尝试，其中还包括制造化妆品和药物中的化合物。他笑着补充说，这是他同事之间的一个笑话，他的目标是生产化学家必读的Sigma-Aldrich目录中的每一种化合物。（摘自美《深科技》）（编辑/多洛米）
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。虽然已经有关于采用形态学工程和形成内膜囊泡（IMV）或外膜囊泡（OMV）来增强疏水化合物的产生的初步报告，但这些膜工程策略的组合应用没有被报道。尽管有这些尝试，天然着色剂的效价需要進一步提高以用于工业应用。
Lee和他的团队对大肠杆菌进行了基因改造，他们没有完全切除在某些情况下可能会杀死细菌的相关基因，而是引入了一小段RNA序列，从而“沉默”了这些不需要但必不可少的基因。他们还插入了一个人类基因，使细菌在它们的膜上形成微小的小袋，以获得更大的表面积。使细胞变得更长，然后将一些额外的膜表面积转化为可以包围和排出积累的化学物质的囊。
Lee说，他的大肠杆菌生产方法没有毒性，可以应用于今天的工业一一但“有些颜色会更贵，因为‘浓度’仍然很低且生产起来还是很困难。”
没有参与这项研究的杜克大学生物化学家Meta Kuehn说，这项新技术最终可以帮助改造微生物来生产疏水性抗生素。她说，这种能力“对于生产一些真正难以合成的抗生素来说是一个很好的来源。”
Lee已从事代谢工程26年，并将这些食品和服装的彩虹色染料描述为他对工业化学品生产的最新尝试，其中还包括制造化妆品和药物中的化合物。他笑着补充说，这是他同事之间的一个笑话，他的目标是生产化学家必读的Sigma-Aldrich目录中的每一种化合物。（摘自美《深科技》）（编辑/多洛米）