哈佛大学改良大肠杆菌生产生物燃料关键前体
哈佛大学Wyss生物工程研究所与哈佛医学院系统生物学系的研究人员，通过改造新型工程菌可以生产具有高辛烷值生物燃料的关键前体。通过这种方法，还可以生产药品、生物塑料、除草剂、洗涤剂等产品的前体。该项研究成果已在线发表于6月24日出版的美国国家科学院院刊(PNAS)上。
研究人员选用了标志性的实验室细菌大肠杆菌生产汽油前体脂肪酸，具有能量的分子包含碳原子链及两侧的氢原子，这样可以很容易地被转化为燃料。具体来说，该项研究的重点是中链脂肪酸，即碳链中原子数量在4到12个之间。短链脂肪酸容易挥发，不能存储足够的能量以生产较好的燃料，而长链脂肪酸中碳链的碳原子超过12个是蜡质的。中链脂肪酸具有合适的碳链长度，可以转化为用于内燃发动机的液体燃料。
如今炼油厂可以从原油中生产中等链长的化合物。但生产可以替代石油的产品，只有使用微生物或其他生物才可以做到。研究人员调整了大肠杆菌生产脂肪酸的代谢途径。他们大规模生产了一种8个碳的脂肪酸——辛酸，并可以将它转化成辛烷。在这种途径下，嗜糖细菌像一条流动的河水，不断变长，并最终成为一条长链脂肪酸。研究人员首先对这条河流部分截流并建立了一个灌溉沟，使用药物阻止酶来延长脂肪酸链的长度。这会将中等链长的脂肪酸淤积在坝体后，同时仍然允许其他细菌流动以建立它们的细菌膜并生存下去。这种方法增加了辛酸的产量，但在试验放大过程中，药品的成本过高。出于这个原因，研究人员尝试了第二种更容易被放大的方法。他们让细胞自由生长，通过基因改造了用来构建长链脂肪酸的酶，这样可以使脂肪酸含有8个碳原子并不再继续增长。这种新方法获得了最高的辛酸产量。
接下来，研究人员计划使用改良的大肠杆菌将辛酸和其他脂肪酸转化为乙醇，这只是一个去除辛烷的化学步骤。该项研究由美国能源部先进能源研究计划署(ARPA-E)和美国国家科学基金会共同资助。
