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代谢工程在合成生物聚酯-聚羟基脂肪酸PHA及其单体中的应用

陈国强;郑重;高海军;欧阳少平;丘远征

  聚羟基脂肪酸酯PHA是一种由微生物合成的生物聚酯材料,其单体都是手性D结构。目前已经发现有超过150种不同的单体结构。PHA的特殊的性能包括生物相容性、生物可降解性、压电性和非线性光活性使它可能成为一种高附加值的特殊材料。通过傅立叶红外技术可以快速筛选不同PHA的合成菌[1]。不同的单体结构带来了许多不同的材料特性,比如软硬的不同、熔点的不同,结晶度的不同。材料单体结构还在很大程度上影响了PHA的生物相容性[4,6]。最近通过代谢工程技术,已经能够实现对新型聚酯-3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚物(PHBHHx)成份的调控[2,8,10,11]。进一步还发现,PHBHHx成份的改变不但对材料的性能产生很大的影响,而且对材料的生物相容性也改变很大[3]。由此可以通过代谢工程产生出许多性能各异的新材料,满足各种应用。我们的研究还发现,通过对PHA合成酶的敲除,以及加强表达PHA前体的合成基因,可以大量地合成胞外手性D羟基脂肪酸,包括D-3-羟基丁酸、D-3-羟基辛酸和D-3-羟基癸酸等,其可以作为许多药物合成的中间体[5,7,9,13]。最近从一株假单胞菌中发现的PHA合成酶具有很低的特异性,用它和代谢工程的方法相结合,可以合成出结构更加新颖的PHA聚酯[12]。另外,我们的研究也发现,PHA作为能量和碳源的储存物质,可以用于代谢工程的许多调节路径,促进最终产物的形成。……