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美国科学与健康委员会网专题评述我室研究论文


        茶树生物学与资源利用国家重点实验室张正竹教授课题组与我校皖江学者特聘教授余晓丹博士合作,在国家自然科学基金支持下,通过对酿酒酵母的bfr1基因进行随机突变,筛选获得了具有抗咖啡碱特性的转基因酵母,研究结果为应用工程菌生物合成咖啡碱奠定了基础。研究论文在线发表于《农业食品化学》上【Min Wang, Wei-Wei Deng, Zheng-Zhu Zhang*, and Oliver Yu. "Engineering an ABC Transporter for Enhancing Resistance to Caffeine in Saccharomyces cerevisiae." J. Agric. Food Chem. 64 (42): 7973-7978. Published: 4-October-2016. DOI: 10.1021/acs.jafc.6b03980】。12月7日,美国科学与健康委员会高级研究员 Alex Berezow 博士撰写了专题评述,认为该成果为生物合成咖啡碱提供了可能 http://acsh.org/news/2016/12/07/genetically-engineered-yeast-resistant-caffeine-10552)。Alex Berezow 博士指出:
        "咖啡店及功能性饮料的流行使得咖啡碱需求量与日俱增。咖啡碱也可以添加到一些药品中用于偏头痛症的治疗。然而仅仅少量植物可以合成咖啡碱,使得目前咖啡碱的合成方法成为研究热点,虽然可以利用工程菌发酵的方法生产咖啡碱,但是对于采用工程菌发酵合成的方法,首先需要解决的问题就是咖啡碱对许多微生物的毒性作用(咖啡碱是天然的杀虫、抗菌剂)。因此,如果用微生物来生产咖啡碱的话,首先要获得具备咖啡碱抗性的菌株。目前,中国的一个分子生物学研究团队刚刚用酿酒酵母(面包酵母)完成了这项工作。
        该团队意识到一些酵母有特殊的膜蛋白,是细胞中多种抗生素的外排泵,可将一些抗生素运输到胞外,从而提高其自身抗性。因此,他们将编码该类蛋白的基因bfr1进行了随机突变,通过大量筛选,希望获得一个外排咖啡碱的基因序列。在进行106突变筛选后,证实了有一突变菌株具有惊人的咖啡碱抗性(见下图,该酵母细胞可在含15 mg/mL咖啡碱培养基上生长)。
       
        如图所示,普通酵母和含有未突变bfr1的转基因酵母,在含有15 mg/mL咖啡碱培养基中几乎不能生长,然而经突变bfr1的转基因酵母在含有15 mg/mL咖啡碱培养基中却生长良好。事实上,他们发现该酵母甚至可以在25 mg/mL咖啡碱培养基中存活(而一杯咖啡或一听红牛饮料中的咖啡碱含量少于1 mg/mL)。随后他们在该突变基因bfr1中发现了11个氨基酸突变位点,尽管这11个位点未必都有助于提高咖啡碱抗性。如果合成生物学可以做到他们期望的那样,微生物发酵生物合成将成为咖啡碱的主要来源"。
        评论网址:http://acsh.org/news/2016/12/07/genetically-engineered-yeast-resistant-caffeine-10552
       



相关附件
  • engineering an abc transporter for enhancing resistance to caffeine in saccharomyces cerevisiae(张正竹,2016).pdf
  • CopyRight (C) 2015 版权所有 茶树生物学与资源利用国家重点实验室

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