葡萄糖是最丰富的单糖,作为一个重要的能量来源的细胞和生物产业的重要原料。plant-biomass-sugar路线主导当前葡萄糖供应,虽然受多个参数的影响,如植物栽培周期,biomass-collection半径,以及预处理成本。

恶化的背景下全球气候危机和粮食短缺,开发更高效、持续、葡萄糖和工业生产路线是必要的。然而,二氧化碳的直接转换成葡萄糖通过自然光合作用过程还没有突破了很长一段时间。

最近、陆教授领导的研究小组雪峰和教授的菜肴成国栋从青岛生物能源和生物处理技术研究所(QIBEBT),中国科学院(CAS),确定关键因素限制的自然潜力蓝藻直接将二氧化碳转化为葡萄糖和构建高效的葡萄糖合成光合细胞工厂。

该研究发表在自然通讯6月9日。

迟钝的,例如,高等植物和藻类,葡萄糖合成为碳和能源存储。葡萄糖代谢具有复杂与光的相互作用,影响了色素的合成和代谢,甚至可能抑制光合作用的活动。因此,自由很少合成葡萄糖或累计超过光合细胞新陈代谢。

研究小组利用一个重要藻青菌聚球藻属elongatus PCC 7942年确定的底盘和本地葡糖激酶活动瓶颈限制葡萄糖合成代谢潜力。

两个葡糖激酶基因的靶向敲除干扰碳水化合物代谢,激活代谢通量对葡萄糖通过蔗糖代谢网络。增强葡萄糖合成促进了特定的浓缩7942年PCC自发染色体上基因突变,这促进了高效分泌葡萄糖。

蓝藻“这些发现突显出新陈代谢可塑性和展示他们直接光合生产潜力的葡萄糖,”教授说的菜肴。

研究人员进一步澄清了通路和基因突变导致葡萄糖合成和分泌和优化重组菌株的葡萄糖合成表演。通过随后的代谢工程和栽培优化、工程菌株的葡萄糖分泌超过5 g / L在长期栽培,占70%的固定碳源。

“这是第一个成功的尝试构建一个直接联系自然光合作用和稳定的葡萄糖合成,”教授说。“我们的研究结果揭示了发展中国家和工业化的定向和连续葡萄糖生产系统与太阳能和二氧化碳。”

基因组突变的原理图和葡萄糖分泌机制由葡糖激酶缺乏症。(由鸾成国栋成像)

(由鸾成国栋文本)

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