光遺傳學技術將酵母變成高效“生化工廠”

　　對酵母等微生物進行基因改造，用來生產人類所需的化合物，這樣的生物合成技術已經常見。美國一項新研究說，將光遺傳學技術與生物合成技術相結合，可以大幅提高生產效率。

　　光遺傳學技術是一種操控細胞的方法，即把特定基因改造得對光敏感，然后用光來打開或關閉基因功能，影響細胞活動。該技術已對神經科學等領域產生重大影響，但用于調控生物合成中的細胞代謝還是首次。

　　美國普林斯頓大學最近發布的新聞公報說，該校研究團隊用光控制轉基因酵母，讓酵母在“繁殖”與“勞動”兩種狀態之間及時切換，高效生產化工原料異丁醇，效率可達到以往方法的5倍。

　　異丁醇廣泛應用于化工、汽車等多個領域。酵母具備合成異丁醇的能力，不過自然發酵時只會生產微量異丁醇，主要產物是乙醇和二氧化碳。轉基因手段能增加異丁醇產量，但異丁醇對酵母有毒性，濃度超過一定水平就會導致菌群死亡。

　　研究人員給酵母植入一個經改造的光敏基因，使其對特定的藍光敏感。在受到藍光照射時，酵母會正常生長繁殖，分解葡萄糖生產乙醇，同時抑制異丁醇生產；而在撤除光照后，異丁醇生產線就會啟動。讓光照時間有恰當的間隔，就可以取得較高的異丁醇產量，同時維持菌群存活。

　　與采用化學物質調節的方法相比，光照的成本低、作用速度快，并且能在任意時刻打開或關閉光源，實現精確調控。研究人員希望將這一思路運用于其他微生物乃至人體細胞，幫助開發新的生物合成工藝或治療手段。

　　相關論文已經發表在英國《自然》雜志上。