耐酸酵母模型有助于指导工业有机酸生产 微生物可以从可再生生物质中生产许多平台化学品，有机酸是平台化学品中很重要的一类。但是，耐受低pH值生长条件的微生物是稀缺的，因此利用微生物进行有机酸工业化生产仍然是一个挑战。 2020年10月8日Metabolic Engineering Communications报道，在基因编辑和计算建模工具的帮助下，宾夕法尼亚州立大学、伊利诺伊大学香槟分校和普林斯顿大学研究人员组成的研究团队发现了一种对有机酸工业生产非常有潜力的宿主——Issatchenkia Orientalis SD108，它可以耐受低至pH 2.0的酸性条件。 为了系统地评估这种非模型酵母的代谢能力，研究者开发了这种酵母的基因组规模代谢模型——SD108，该模型包含了这种酵母的850个基因、1826个反应和1702个代谢产物。为了改善模型的定量预测，研究者通过实验确定并实施了特定的生物大分子组成和ATP维持要求。研究者分析了该酵母的网络拓扑结构，包括必需基因和通量耦合分析，并将其与酿酒酵母的Yeast 8.3模型进行了比较。研究探索了碳底物的利用，并通过OptKnock框架来鉴定将目标化学物质的生产与生物质生产相结合的基因敲除方案，从而评估生物体进行工业化生产琥珀酸的潜力。 基因组规模代谢模型iIsor850是一个数据支持的策划模型，可以为过度干预提供遗传干预信息。有了全面的基因组规模模型，研究者可以研究生物体生长速率和通量的情况，并且可以确定代谢系统中的关键反应，还可以添加新基因来制造新产品。 吴晓燕编译自https://phys.org/news/2020-11-acid-tolerant-yeast-industrial-acid-production.html 原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214030120300481?via%3Dihub 原文标题：Genome-scale metabolic reconstruction of the non-model yeast Issatchenkia orientalis SD108 and its application to organic acids production 查看详细>>

用DNA制造3D纳米超导体 纳米超导结构的研究被用于揭示各种物理现象，并带来了广泛的应用。但是由于目前缺乏建立工程三维纳米结构的方法，纳米超导研究大多集中在一维和二维结构上。 2020年11月10日Nature Communication报道，美国能源部布鲁克海文国家实验室研究者成功利用DNA的可编程性制造了3D纳米超导体，该结构将在量子计算和传感中发挥重要作用。 该研究提出了一种“自下而上”的方法，使用基于DNA的自组装方法来创建具有指定多尺度组织的三维超导纳米结构。研究者将八面体DNA骨架与纳米金颗粒结合，通过骨架的顶点连接，组装成三维的DNA超晶格，得到48nm单元胞的立方体超晶格。为了形成超导超晶格，研究者使用化学技术用二氧化硅包被DNA晶格，将其从软的、依赖于液体环境的大分子结构转变为固体结构，成功将DNA超晶格转化为高度结构化的三维二氧化硅支架，然后在其表面包覆超导铌（Nb）。通过低温电性表征，研究证明了这个逐步转化的过程可用于创建约瑟夫森结的3D阵列。 这种3D纳米超导体可用于开发各种应用，如用于测量磁场矢量的三维超导量子干涉器件（SQUIDs）、高灵敏度超导量子干涉滤波器（SQIFs）和用于量子信息系统的参数放大器。 吴晓燕编译自https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201110081600.htm 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19439-9 原文标题：DNA-assembled superconducting 3D nanoscale architectures 查看详细>>

提高酵母ATP酶活性，增加乙醇产量 石油能源日益枯竭，可再生能源需求旺盛。利用酿酒酵母生产乙醇的工艺不断优化，产能不断提高。近几年研究者提出减少ATP产生或者增加ATP的转化可以提高乙醇产量。 2020年11月9日Biotechnology For Biofuels报道，德国马克斯普朗克复杂技术系统动力学研究所（Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems）的研究者通过整合里氏木霉ATP酶β亚基及大肠杆菌ATP酶形成改良菌株，ATP酶活性增加，乙醇产量显著增加。 研究者将大肠杆菌ATP酶的α、β和γ亚基基因与里氏木霉来源的ATP酶β亚基以游离质粒形式导入酿酒酵母中。游离质粒在菌株内均表达ATP酶活性，其中大肠杆菌来源的ATP酶获得了较高的表达量。利用改良菌株进行发酵，发现菌株生长速率和产生的生物量都有所降低，但乙醇的产量有所提高。通过后续在缺氮条件下对生长和乙醇生产进行解耦实验，结果显示在生物量生长停滞条件下，乙醇体积产率最高提升111%，完全可以弥补因ATP酶表达带来生物量下降（26%）导致的乙醇产量的降低。 该研究在酿酒酵母内成功导入并表达ATP酶基因，由此促进ATP酶活性增加，从而提高乙醇产量。该研究提出了一种利用ATP消耗提升ATP偶联产物产量的方法，并可用于其它偶联产物的增产。 吴晓燕编译自：https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-020-01822-9 原文标题：ATPase-based implementation of enforced ATP wasting in Saccharomyces cerevisiae for improved ethanol production 查看详细>>

泰紫色靛蓝（Tyrian purple）是一种从海螺中提取的古老染料，主要由6,6’-二溴靛蓝（6,6'-dibromoindigo，6BrIG）组成。最近的研究发现泰紫色靛蓝是一种具有生物相容性的半导体材料。然而，由于其生物合成途径尚未明确，区域特异性溴化技术难度较大，泰紫色靛蓝的合成和使用都受到限制。 2020年11月2日Nature Chemical Biology报道，韩国首尔国立大学研究者开发了一种在大肠杆菌中使用来自链霉菌（Streptomyces toxytricini，SttH）的色氨酸6-卤化酶（Trp 6-halogenase）、大肠杆菌tnaA基因编码色氨酸酶和来自甲基营养菌（Methylophaga aminisulfidivorans，MaFMO）的单加氧酶来生产6BrIG的策略，从而为泰紫色靛蓝的合成开辟新的方向。 由于色氨酸卤化酶在大肠杆菌中以高度不溶的形式表达，黄素还原酶（flavin reductase，Fre）可再生为卤化酶反应的FADH2，因此被用作SttH的N端可溶性标记。研究者通过溴化和溴色氨酸降解的时空分离，设计了一个连续的双细胞反应系统，以过量生产区域特异性溴化6BrIG前驱体。该方法利用色氨酸生成315.0mgL−1 6BrIG，并成功合成了区域特异性二卤化靛蓝。此外，该研究还证明了过度增殖的6BrIG细胞可以直接用作细菌染料。 吴晓燕编译自：https://www.nature.com/articles/s41589-020-00684-4?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+nchembio%2Frss%2Fcurrent+%28Nature+Chemical+Biology+-+Issue%29 原文标题：Production of Tyrian purple indigoid dye from tryptophan in Escherichia coli 查看详细>>