随着合成生物学技术的发展,越来越多的大宗化学品可通过微生物细胞工厂发酵生产,为摆脱石油资源依赖、节能减排提供了可能.本文首先介绍了细胞工厂构建所需的关键技术,包括基因组编辑技术、多基因同时调控技术、蛋白骨架技术、基因动态调控技术、高通量筛选技术.随后结合丁二酸细胞工厂这一具体案例,从物质代谢、能量代谢及细胞生理代谢三方面阐述了如何解析微生物高效合成化学品的代谢调控机制,为高效细胞工厂创建奠定理论基础.并对近年来成功构建的大宗化学品细胞工厂作了举例介绍,包括L-丙氨酸、L-甲硫氨酸、丁二酸、D-乳酸、丙二酸、L-苹果酸、戊二酸、己二酸、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇和异丁醇等.未来,进一步增加原料利用效率和拓宽产物范围是微生物细胞工厂的发展方向,但新酶设计与改造是限制代谢途径设计的主要瓶颈.相信随着研究的深入,微生物细胞工厂将在替代化学法生产大宗化学品方面有更广泛的应用.
合成生物学 大宗化学品 细胞工厂 代谢工程 代谢调控 基因组编辑