許平研究團隊在利用CO2合成植物天然產物研究中獲突破性進展
?????? 早在100多年前，光化學之父Giacomo Ciamician提出真正的綠色合成是采用類似植物的方式來生產化學物質，然而到底如何實現(xiàn)這樣的綠色合成，尤其是植物天然產物的綠色合成，困擾了學界多年。近日，上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室許平團隊在利用CO2生產植物天然產物的合成生物學研究中獲突破性進展，英國皇家化學會的著名新聞刊物Chemistry World以“Bacteria seeded with synthetic pathways”為題專門報道了這項開創(chuàng)性的研究（http://www.rsc.org/chemistryworld/2016/04/bacteria-living-chemical-synthesis）。
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?????? 藍藻具有與植物葉綠體相近的光合組分，使得其成為表達外源植物基因的理想宿主。許平團隊對聚球藻PCC7942進行了遺傳改造，使其含有植物源酶，獲得了一批可以生產系列苯丙烷類化合物的工程菌株。苯丙烷類化合物對植物至關重要，可以防護紫外線和防御病原菌。其中，當重組藍藻表達酪氨酸解氨酶、對香豆酸CoA合酶以及芪合酶時，可以產生白藜蘆醇。這種物質多見于葡萄皮和其他漿果類，可以減少心臟疾病的風險，是一種高值的藥物。其他的工程菌還能夠生產抗氧化劑咖啡酸、柚皮素和對香豆酸等高藥用價值化合物。此外，研究團隊通過解反饋抑制酶的引入使得這些化學物質的產量大大提高。
?????? 相比于農作物收割，用微生物生產這些化合物更為經濟可持續(xù)。以生產一噸白藜蘆醇為例，在目前的產量水平下大約可以節(jié)約7275畝（485公頃）的土地。而且該技術是完全綠色的，僅需要水，二氧化碳和一些無機鹽，利用藍藻就完全可以光合自養(yǎng)合成這些化學物質，可以像種植和收割莊稼一樣“種植”植物來源天然產物。美國威斯康星可持續(xù)技術研究中心的執(zhí)行主任Paul Fowler稱，“這種方法以高值化合物為目標，巧妙地避開了光合生產的經濟性挑戰(zhàn)，商業(yè)化該技術將不需要建造世界級的大型（化）工廠”。
?????? 目前最大的挑戰(zhàn)在于將液體中的產物提取至工業(yè)級的量，在后續(xù)的研究中，僅需要將這些產物的量達到克每升水平，就可以成功的進行商業(yè)化生產，將帶來巨大的經濟、社會和環(huán)境效益。該研究由博士后倪俊和陶飛副研究員與其他合作者完成（http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2016/gc/c6gc00317f）。這是許平教授團隊繼去年利用藍藻光合生產C3平臺化合物（Green Chemistry, 2015, 17, 3100–3110）和乳酸（Scientific Reports, 2015, 5:09777）之后，在利用二氧化碳光合自養(yǎng)生產化學品研究方面的又一重要突破。
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