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浦项理工大学研究组利用遗传回路开发出了高产的生物过程。
细菌、真菌和微藻——肉眼看不见的小生物——是通常通过发酵用于化学生产的微生物。2010年，一种人工微生物支原体的开发突显了用于开发工业微生物（如大肠杆菌和酵母）的技术，作为生产石油替代化学品和药物的“细胞工厂”。然而，生物过程通常限于单一菌株的纯培养。尽管多种菌株可以一起生长，以适应不同的过程，但这些菌株不可避免地会像人类一样争夺有限的资源，从而降低整体生产力。
浦项理工大学教授Gyoo Yeol Jung、Chae Won Kang、Hyun Gyu Lim(化学工学院)和中央大学教授Jaeyoung、Jaehyuk Won(化学系)共同组成的研究小组，通过引入遗传途径，开发出了新的生物过程，将一种名为“种群数量向导population guider”的基因循环引入到一个共培养联合co-culturing consortium中，这诱导微生物之间的合作以提高生产力。这项研究的结果发表在最新一期的Nature Communications。
几乎目前的化学生产微生物过程使用单一菌株的纯培养物来确保稳定的生产。然而，设计单一菌株同时执行多种功能是具有挑战性的。另一种方法是两种或两种以上具有不同能力的品系的共培养，但由于对它们个体生长的竞争，无法保证稳定的生产。
为了克服这些问题，研究团队使用了一种基因电路，这是合成生物学中的一项重要技术，作为微生物的“指南”。研究人员设计了一个由弧菌dhg（Vibrio sp.dhg）和大肠杆菌（Escherichia coli）组成的联合体，弧菌dhg利用海带和其他海藻中常见的褐藻酸，大肠杆菌菌株产生3-羟基丙酸（3-HP），用作油漆、染料、织物、尿布等的原料，将褐藻酸直接转化为3-HP。他们在大肠杆菌菌株中引入了一个“种群数量引导者”基因回路，该基因只有在产生3-HP时才能降解3-HP。在3-HP作为选择压力和微生物合作促进剂的存在下，该联合体成功适应，在发酵过程中，3-HP产量比简单共培养联合体的产量增加了4.3倍。
首席研究员Jung教授解释道，“我们的研究结果首次表明，多种微生物菌株中存在人工遗传回路，以防止它们的竞争降低化学生产的生产力。这项新技术被誉为一项创新，可以确保微生物生物过程的更高生产力和灵活性。”
Circuit-guided population acclimation of a synthetic microbial consortium for improved biochemical production
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