中新網天津2月12日電(記者王君妍)2月12日，記者從天津港保稅區管委會獲悉，中國科學院天津工業生物技術研究所(以下簡稱天津工業生物技術研究所)于近日在葡萄糖提取率及代謝研究中獲新進展，實現了大腸桿菌實時動態調控葡萄糖攝取率及中心途徑代謝。該研究獲得國家重點研發計劃、國家自然基金委杰出青年科學基金、天津市合成生物技術創新能力提升行動等項目資助。
據介紹，葡萄糖是工業微生物發酵過程中的主要碳源，其攝取速率直接決定胞內整體代謝通量。葡萄糖作為細胞攝取碳源的第一步，建立其實時監測及動態調控技術十分重要。天津工業生物技術研究所研究員張大偉介紹，葡萄糖通過糖酵解和磷酸戊糖途徑代謝，可生成多種目標產物，但在細胞培養中，代謝通量的不平衡常使大量葡萄糖未能轉化為目標產物，而是轉化為副產物排出。這種低效代謝現象在發酵過程中普遍存在，不僅浪費原料，還導致細胞生長與生產失衡，嚴重影響目標產物的生產效率。
針對這一課題，張大偉帶領的蛋白表達系統與微生物代謝研究團隊開發了實時動態監測大腸桿菌葡萄糖吸收速率的方法及其遺傳回路，能夠動態調節葡萄糖攝取速率及相關代謝途徑的碳通量。
“在大腸桿菌攝取葡萄糖時，會經歷一系列復雜的過程，包括跨膜轉運、磷酸化、去磷酸化、輔助蛋白招募，以及相關因子的表達或抑制等。基于此調控機制，我們開發出了能夠實時響應葡萄糖攝取速率的生物傳感器，并建立了對葡萄糖攝取速率和中央代謝流進行正負調節的遺傳回路。”張大偉說。
據悉，該生物傳感器可以直接測量葡萄糖攝取速率，并可應用于氨基酸、維生素、有機酸等產品合成，通過調控中央代謝途徑代謝流，或調控遺傳回路的激活或抑制，最終提高目標產品的產量，該項研究為合成生物設計與細胞工廠的構建提供了重要工具和更多選擇。
天津港保稅區相關負責人說，近年來，天津港保稅區持續推進重大創新平臺建設，加快科技成果從“實驗室”走向“生產線”，依托天津工業生物技術研究所、合成生物學海河實驗室等科研院所，實施“平臺沃土”計劃，為生物制造研發與創新打造了良好的產業發展生態。(完)
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