甘油葡萄糖苷（Glucosylglycerol, GG）是一類由甘油與葡萄糖分子以糖苷鍵結(jié)合的物質(zhì)，具有保濕、抗氧化功能，可作為化妝品添加劑使用，也可用于蛋白藥物等的長期保存；在一些日本傳統(tǒng)發(fā)酵食品（如清酒、味增）中也發(fā)現(xiàn)含有活性成分GG。近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所研究人員一改傳統(tǒng)化學(xué)法和酶法合成GG，通過基因工程改造藍(lán)細(xì)菌合成和分泌GG，并通過培養(yǎng)優(yōu)化進(jìn)一步提升了藍(lán)細(xì)菌GG產(chǎn)量。
研究人員通過敲除藍(lán)細(xì)菌集胞藻PCC6803甘油葡萄糖苷吸收轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GgtCD基因，實(shí)現(xiàn)了GG產(chǎn)物的部分分泌（約50%）；并通過進(jìn)一步敲除GG合成負(fù)調(diào)控基因ggpR，將GG產(chǎn)量提升到野生型的2.5倍。之后，研究人員以降低藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞外滲透壓（低滲脅迫）方式，實(shí)現(xiàn)了胞內(nèi)積累GG的有效釋放；并通過半連續(xù)培養(yǎng)的方式，將藍(lán)細(xì)菌GG生產(chǎn)過程延長到24天，總GG產(chǎn)量達(dá)到約1 g/L。
此外，針對(duì)低滲脅迫和半連續(xù)培養(yǎng)過程中需要頻繁離心的實(shí)際應(yīng)用問題，研究人員引入了藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞凝膠封裝培養(yǎng)模式。研究證明，該模式下藍(lán)細(xì)菌細(xì)胞能夠在膠內(nèi)生長，相同條件下產(chǎn)物持續(xù)生產(chǎn)時(shí)間更長且產(chǎn)量更高（1.6 g/L），而產(chǎn)物分離過程中只需簡單過濾而無需離心。
相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于Applied Microbiology and Biotechnology雜志。（Photosynthetic and extracellular production of glucosylglycerol by genetically engineered and gel-encapsulated cyanobacteria http://link.springer.com/article/10.1007/s00253-014-6273-7）
圖1. 基因工程藍(lán)細(xì)菌合成分泌GG示意圖
