張貼日期
2022-04-20 00:00:00.0
主旨
次世代細胞工廠−海洋細菌
公告內容
Vibrio natriegens是一種兼性厭氧的海洋細菌，最初是從鹽沼泥中分離出來的革蘭氏陰性菌，是生長速度極快的非病原微生物，在複雜培養基中最短的倍增時間為9.4~9.8分鐘，高受質攝取率(high substrate uptake rates)和代謝能力使其成為快速分子生物學(rapid molecular biology)、蛋白質表現(protein expression)和代謝工程(metabolic engineering)極具發展前景的主力。德國慕尼克工業大學(Technical University of Munich)研究團隊成功地使用海洋細菌生產琥珀酸，其研究發表在2021年11月的Microbial Biotechnology期刊。
琥珀酸亦稱為丁二酸，是三羧酸循環(TCA cycle)的中間代謝產物和厭氧代謝的終端產物，存在動物、植物及微生物體內，是目前可透過生物基質和生物技術(非石化合成)生產的重要有機酸之一，不僅可用於食品、醫藥、化妝品等產業，還可用於生產特用化學品(如洗滌劑、表面活性劑、螯合劑、緩蝕劑)及作為可生物降解塑料之基礎原料，應用十分廣泛。研究提出了一種用V. natriegens進行厭氧琥珀酸生產的方法，包括現代基因工程、代謝工程和製程條件的優化，使最佳生產菌株V. natriegens Δlldh Δdldh Δpfl Δald Δdns::pycCg(Succ1)在厭氧條件下，每mol葡萄糖產生1.46 mol的琥珀酸(理論最大產率的85%)，並顯示出很高的生物質-琥珀酸比產率(biomass-specific succinate production rate)為1.33 gSucc gCDW-1 h-1。
研究團隊運用碳平衡和氧化還原平衡解碼細胞內的代謝通量分佈(flux distribution)，顯示在此測試條件，還原型TCA及氧化型TCA/乙醛酸途徑均有助於琥珀酸的形成，且在不使用複雜添加劑和昂貴補充劑作為基礎培養基的情況下，V. natriegens (Succ1)可獲得琥珀酸60.4 g L-1，最大產量為 20.8 g L-1 h-1，在7 h發酵過程中總生產率為8.6 g L-1 h-1。上述結果顯示海洋細菌可成為工業生物技術新一代細胞工廠的明日之星，然而在商業化之前仍有一些挑戰需要克服，像是利用可再生原材料和廢棄物的碳水化合物作為培養基質，在成本上將更有利於和傳統微生物的生產系統競爭。
參考文獻
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5.https://biooekonomie.de/en/news/marine-microbe-cell-factory
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