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微生物具备强盛而多样的生化反应网络，随着合成生物学的快速生长，其有望成为使用可再生资源为质料生产种种高附加值产品的“细胞微工厂” 。
怎样让微生物这一“细胞微工厂”变得越发高效 ？
克日，一项揭晓于《自然·代谢》的研究，首次对微生物酵母的能量代谢网络举行了重构，在细胞质内设计并构建了合成的能量系统，即细胞的“动力引擎” 。合成的能量系统不但可以提供能量动力，支持细胞生长，同时还可以助力“细胞微工厂”产品的高效合成 。
该研究由中国科学院深圳先进手艺研究院合成生物学研究所于涛实验室与瑞典查尔姆斯理工大学延斯·尼尔森（JensNielsen）实验室配合相助完成，于涛研究员为第一作者兼配合通讯作者 。
合成能量系统支持细胞生产
微生物作为“细胞工厂”，与我们寻常所熟知的工厂一样，具有差别生产阶段的车间，即微生物的细胞器等 。但细胞工厂的实质又区别于一样平常的工厂 。有时，细胞工厂可能只是由一类微生物组成，而并不具备完善的流水线工程 。
虽然能量的富足供应清静衡在细胞工厂的构建中十分主要，可是以往科学家们往往仅从“工厂产品”的合成途径方面举行刷新，而从能量代谢的角度对微生物举行刷新的研究较量少见 。
细胞在合成生物大分子、构建碳骨架等生长历程中会消耗能量，还需要战胜底物和生物量之间的还原度差别 。关于脂质等高价值的储能化合物，其还原度远高于葡萄糖等底物，细胞往往需要特另外还原力和能量来合成这些化合物 。
怎样让细胞既有能量举行自我生长，又有能量与足量还原力支持高还原度化合物的合成 ？科研团队将看似无关的三个� ？橥ü铣缮镅У睦砟钫显谝黄�，实现了这一目的 。
在该研究中，团队通过相关设计，组合了磷酸戊糖循环、转氢循环和外部呼吸链三个� ？�，在酵母细胞内构建了一小我私家工的合成能量系统 。
首先，科研团队起源验证了其构建的合成能量系统的碳流通量 ；然后，证实了该系统可以在细胞质中积累过量的NADPH和NADH，支持细胞合成高还原性化学品琥珀酸与甘油等产品 ；最后，验证了该合成的能量系统可以取代线粒体中的TCA循环施展作用，支持细胞生长 。
研究团队以人工合成的方法构建的能量系统，不但可以作为助力细胞自身生长的“内源发念头”，也为细胞构建了利于产品合成的“能量发念头”，能同时支持细胞生长和高还原性化合物的生产 。
助力可再生能源的生物储能
脂肪酸可用于合成细胞的膜结构 。由于其能量密度高，脂肪酸及其衍生物被普遍地应用于重型机械与航空用油 。相关于使用古板化石能源，若是能通过生物合成脂肪酸，将在一定水平上改善能源的可再生水平 。在此次研究中，研究团队构建的合成能量系统乐成地改善了脂肪酸的糖转化率 。
该研究立异性地实现了一种新型胞质合成还原代谢途径的重构，团队基于重复的单脱羧反应创立了一小我私家工能量系统，使得细胞质基质中特殊NADH的供应与能量合成成为可能 。该效果还证实晰酵母细胞中枢代谢的可塑性和无邪性 。
于涛体现，研究团队将会在现有合成能量系统的基础上做进一步深入研究，将合成的能量系统与CO_2、甲醇等低碳原子的生物代谢相团结，开发效劳于可再生能源的生物储能新手艺 。
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