微生物共培养生产化学品的研究进展

• 作者: 李向来 申晓林 王佳 袁其朋 孙新晓
• 来源期刊: 合成生物学
• 学科: 生物学
• 关键词: 共培养 生物合成 劳动分工 群体感应 计算机模拟
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 特约评述|Invited Review
• 页码范围: 876-885
• 页数: 10页
• 分类号: Q812
• 语种: 中文
• DOI: 10.12211/2096-8280.2020-053

摘要

生物合成已成为化学品绿色制造的重要方式.传统上,微生物合成化学品以单菌株培养为主.然而,单培养经常存在引入复杂途径造成沉重代谢负担、细胞微环境无法满足所有酶的功能性表达以及不同途径模块之间相互干扰等问题.借鉴自然界中普遍存在的共生现象,研究者开发了共培养技术,通过在同一体系中培养两种或多种细胞,以充分模拟自然共生环境,实现不同物种之间能量、物质及信号的交流,达到劳动分工以及代谢分区的目的.该技术在减轻宿主代谢负担、提供适宜的酶催化环境以及底物共利用方面表现出突出优势.不过作为一种新兴技术,微生物共培养技术在菌群稳定性、物种兼容性以及菌群比例调控等方面还存在一些挑战.本文列举了近年来微生物共培养划分长途径减轻代谢负担以及利用复杂、混合、非常规底物生产化学品和扩大化学品多样性的成功案例,总结了通过群体感应调控菌群比例以及通过计算机模拟工具预测菌群动态变化的研究进展,并对设计复杂稳定可控的共培养体系在高效生产化学品方面的应用前景和挑战进行了讨论.共培养技术有望成为合成复杂化学品的重要策略,并推动合成生物学的发展.