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結合光合細菌與CRISPR/Cas12a,華東理工構建卟啉高效合成新方法

[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2024-6-14] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]
結合光合細菌與CRISPR/Cas12a,華東理工構建卟啉高效合成新方法
作者:江慶齡   來源:華東理工大學  
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
6月5日,華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室教授張立新、副教授譚高翼團隊,提供了高效合成卟啉類產物的解決方案,為大規(guī)模生產血紅素和其他具有重要工業(yè)和醫(yī)學應用價值的卟啉提供了全新路線,有望重塑卟啉制造工業(yè)。相關研究成果在線發(fā)表于《自然—生物技術》。
卟啉被稱為生命色素,是一種具有多種功能和活性的大環(huán)化合物,由4個吡咯環(huán)通過次甲基相連形成,通過不同的側鏈修飾和金屬離子替代可以產生多種卟啉化合物,如光動力治療中使用的原卟啉IX(PPIX)、具有抗菌活性的糞卟啉III(CPIII),以及葉綠素、鈷胺素(VB12)、血紅素等天然化合物。綠色、高效、低成本的生產方式對卟啉工業(yè)具有重要意義。
研究團隊將光合細菌Rhodobacter sphaeroides作為底盤微生物,構建了高效細胞工廠,通過偶聯(lián)酶催化策略生產卟啉化合物。研究人員設計開發(fā)了基于CRISPR/Cas12a的高通量酶篩選平臺獲得高效的酶催化元件,并結合多種實驗方法,實現(xiàn)了CPIII的高效酶促轉化。
進一步地,研究團隊在200L反應器中實現(xiàn)了CPIII的中試放大,并建立了基于重結晶的CPIII純化工藝,產物純度超過95%,回收率接近90%。此外,在5L反應器中通過酶催化放大合成血紅素和鋅卟啉,產量均為迄今報道的最高生產水平。值得一提的是,研究團隊首次將CRISPR/Cas12a用于酶的高通量篩選,獲得了高活性的脫羧酶,進而實現(xiàn)了血紅素的高效合成。
相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41587-024-02267-3
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