全球变暖和气候不稳定激发了人们对利用可再生碳资源可持续生产化学品的兴趣。蓝藻是生产碳负性化学品的理想细胞工厂,因为它们具有直接利用光和二氧化碳作为唯一能源和碳源的巨大潜力。然而,将蓝藻技术应用于工业仍存在一些挑战,例如生产率低、耐受性差和产品收获困难。合成生物学可能最终解决这些挑战。在这里,我们总结了使用蓝藻细胞工厂生产增值化学品的最新进展,特别是碳负性合成生物学和蓝藻应用的新兴趋势。我们还提出了蓝藻技术未来商业化发展的几个观点。
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萜类化合物是一大类具有商业用途的天然产物。微生物生产萜类化合物被认为是稳定供应这些复杂碳氢化合物的可行方法。蓝藻是一种光合原核生物,是可持续生物生产的有吸引力的宿主,因为这些自养生物只需要光和二氧化碳就能生长。尽管蓝藻已被改造成生产各种化合物,但它们的萜类化合物生产率通常较低。需要进一步研究以确定提高蓝藻萜类化合物产量的瓶颈反应。在这项研究中,我们对快速生长的蓝藻 Synechococcus elongatus UTEX 2973 进行了改造,使其生产一种商业用途的萜类化合物柠檬烯。我们在编码香叶基香叶基焦磷酸合酶 crtE 的基因中发现了一个有益的突变,导致柠檬烯产量增加了 2.5 倍。工程菌株以每天 8.2 mg L 1 的速率生产了 16.4 mg L 1 的柠檬烯,比之前报道的其他蓝藻物种的柠檬烯产量高出 8 倍。此外,我们采用了组合代谢工程方法来优化参与柠檬烯生物合成上游途径的基因。通过调节编码 MEP 途径中的酶和香叶基焦磷酸合酶的基因的表达,我们表明优化表达水平对于提高蓝藻中的柠檬烯产量至关重要。