纪晓俊教授在Cell出版社子刊《Trends in Biotechnology》发表论文-南京工业大学生物与制药工程学院

科研成果

纪晓俊教授在Cell出版社子刊《Trends in Biotechnology》发表论文

浏览次数:发布时间:2019-01-18

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  近日,我院纪晓俊教授受邀在Cell出版社旗下子刊《Trends in Biotechnology》(IF=13.578ESI生物学与生物化学学科权威刊物)发表前瞻性论文《Engineering Microbes to Produce Polyunsaturated Fatty Acids》,综述了通过代谢工程改造微生物生产多不饱和脂肪酸的策略,并提出进一步通过系统与合成生物学工具提升微生物合成多不饱和脂肪酸的方法。论文第一作者和通讯作者为纪晓俊教授,黄和教授为共同通讯作者。

多不饱和脂肪酸是一类含有两个以上双键且碳链长度为18-22个碳原子的直链脂肪酸,分为Omega-3Omega-6两类,它们能够赋予细胞膜系统以柔韧性、流动性和选择通透性,因而对人类的健康具有重要作用。在人体中,多不饱和脂肪酸可以从饮食中获得的必需脂肪酸为底物合成,但转化率极低,尤其是在婴儿中,因此在食物中外源添加多不饱和脂肪酸是必要的。

多不饱和脂肪酸的传统来源是基于植物和动物组织提取获得,这种方法不仅目标产物含量低,而且生产受季节和地理位置的限制。充分利用自然界微生物的代谢潜能可以使其大量积累人们所需的各种多不饱和脂肪酸。实现这一目标的手段包括:1)强化多不饱和脂肪酸合成过程中所需的辅因子供给;2)有效调节目标产物中的多不饱和脂肪酸分布组成;3)创建多不饱和脂肪酸合成所需的抗氧化应激和高溶氧需求的胞内微环境;4)构建目标多不饱和脂肪酸的人工代谢途径。在系统总结代谢工程改造方法的基础上,作者提出未来应进一步通过系统与合成生物学的方法来改造微生物以全面提升其积累多不饱和脂肪酸的能力,包括采用自上而下(高通量组学分析)和自下而上(数学建模方法)的系统生物学工具来确定微生物高产多不饱和脂肪酸的潜在遗传改造靶标;进一步,在建立合成多不饱和脂肪酸微生物的合成生物学工具箱基础上(包括高度可控和可调的表达盒、启动子、终止子等元件),基于系统生物学方法鉴定的遗传靶标,利用合成生物学工具箱对目标基因进行微调或干扰,最终实现利用工程微生物高效低成本生产多不饱和脂肪酸,造福人类健康。

近年来,纪晓俊与黄和教授领导的课题组致力于微生物合成多不饱和脂肪酸的基础及工业化应用研究,先后在AIChE JournalChemical Engineering ScienceBiotechnology and BioengineeringBiotechnology AdvancesCritical Reviews in BiotechnologyBioresource TechnologyBiochemical Engineering JournalTOP期刊发表SCI收录文章60余篇,并获得了国家技术发明二等奖1项,教育部技术发明一等奖和中国轻工业联合会技术发明一等奖各1项。研究工作先后得到了国家自然科学基金(Nos. 21476111,21776131)和国家863项目(Nos. 2014AA0217012014AA021703)的资助。

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779918302658



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