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近日,濱州醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院(葡萄酒學(xué)院)高政權(quán)教授團(tuán)隊(duì)(微生物代謝工程與高效利用團(tuán)隊(duì))在生物技術(shù)TOP期刊Biotechnology advances(IF 16.0,在121種應(yīng)用微生物技術(shù)雜志中排名第3,在299種生物化學(xué)與分子生物技術(shù)雜志中排名第5)雜志上發(fā)表題為“Metabolic engineering and synthetic biology strategies for producing high-value natural pigments in microalgae,鏈接:https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2023.108236”的論文。濱州醫(yī)學(xué)院為該文章第一署名單位和唯一通訊作者單位,2021級研究生曹凱(聯(lián)合培養(yǎng))、崔玉琳副教授和我校兼職教授孫鳳杰為共同一作,高政權(quán)教授與孟春曉教授為通訊作者。
微藻是地球上主要初級生產(chǎn)力,它們不僅能夠通過光合作用大量吸收CO2增加碳匯,而且是地球生態(tài)系統(tǒng)中90%的氧氣制造者;除此以外微藻還能大量合成在醫(yī)藥,食品、化妝品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工領(lǐng)域廣泛使用的活性物質(zhì)。各種高附加值的天然色素就是其中典型代表,包括600多種類胡蘿卜素、藻膽素和葉綠素等。然而,除葉綠素外,大部分高附加值天然色素是微藻次生代謝產(chǎn)物,常規(guī)條件下產(chǎn)量很低,無法滿足商業(yè)化生產(chǎn)。利用代謝工程和合成生物策略來理性設(shè)計(jì)微藻細(xì)胞工廠是攻克上述瓶頸的好選項(xiàng),這不僅可大幅降低生產(chǎn)成本,還能顯著提升微藻大規(guī)模生產(chǎn)高價值色素的效。文章分別從微藻色素分類、天然合成通路、健康、經(jīng)濟(jì)價值、應(yīng)用領(lǐng)域、以及利用代謝工程、合成生物學(xué)、多組學(xué)和CRISPR(基因編輯)技術(shù)在構(gòu)建高產(chǎn)色素微藻細(xì)胞工廠方面的應(yīng)用和最新前沿研究進(jìn)展展開充分的論述,最后,論文對微藻色素商業(yè)化生產(chǎn)的挑戰(zhàn)及未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望。本文為生物醫(yī)藥、功能食品、醫(yī)美化妝和水產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員提供了較豐富的相關(guān)信息,也為相關(guān)科學(xué)研究人員提供了微藻工程改造策略的路線圖,還為相關(guān)成果高效轉(zhuǎn)化提供了全新視角。
另外,該課題組近期還在綠色生物制造領(lǐng)域相繼發(fā)表了三篇研究論文。在Marine Drugs(海洋藥物,JCR Q1,IF 5.4)發(fā)表了題為“Promoting heme and phycocyanin biosynthesis in Synechocystis sp. PCC 6803 by overexpression of porphyrin pathway genes with genetic engineering,文章鏈接:https://doi.org/10.3390/md21070403”;在Microbial Cell Factories(微生物細(xì)胞工廠,JCR Q1,IF 6.4)發(fā)表了題為“Improved biosynthesis of heme in Bacillus subtilis through metabolic engineering assisted fed-batch fermentation,文章鏈接:https:// doi.org/10.1186/ s12934-023-02077-3”,上述兩篇文章利用遺傳工程和代謝工程手段分別改造藍(lán)藻集胞藻PCC 6803和枯草牙胞桿菌來高效生產(chǎn)有藥用價值的血紅素和藻藍(lán)素,研究結(jié)果顯示出這兩種微生物有較好的血紅素和藻藍(lán)素生產(chǎn)應(yīng)用前景。在Archives of Biochemistry and Biophysics(生物化學(xué)與生物物理集刊,JCR Q1,IF 3.9)發(fā)表了題為:“Screening and identification of genes involved in β-alanine biosynthesis in Bacillus subtilis,文章鏈接:https:// doi. org/10.1016/j.abb.2023.109664”,該文章利用模塊化工程和合成生物學(xué)手段改造生物安全的枯草芽孢桿菌生產(chǎn)風(fēng)靡美體健身界的食品添加劑--β-丙氨酸。研究結(jié)果顯示,通過改造的工程菌β-丙氨酸產(chǎn)量較出發(fā)株提高了17倍,顯示出較好的開發(fā)應(yīng)用潛力。Marine Drugs文章通訊作者是孟春曉和高政權(quán),后2篇文章通訊作者高政權(quán),濱州醫(yī)學(xué)院是通訊作者單位。
上述這4項(xiàng)研究成果得到了國家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)基金、煙臺開發(fā)區(qū)與科技領(lǐng)軍項(xiàng)目和濱州醫(yī)學(xué)院啟動基金的支持。
(責(zé)任編輯:魯峰)
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