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結(jié)合光合細菌與CRISPR/Cas12a，華東理工構(gòu)建卟啉高效合成新方法
作者：江慶齡   來源：華東理工大學  
山東拓普生物工程有限公司  http://qp8008.cn
6月5日，華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室教授張立新、副教授譚高翼團隊，提供了高效合成卟啉類產(chǎn)物的解決方案，為大規(guī)模生產(chǎn)血紅素和其他具有重要工業(yè)和醫(yī)學應用價值的卟啉提供了全新路線，有望重塑卟啉制造工業(yè)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然—生物技術(shù)》。
卟啉被稱為生命色素，是一種具有多種功能和活性的大環(huán)化合物，由4個吡咯環(huán)通過次甲基相連形成，通過不同的側(cè)鏈修飾和金屬離子替代可以產(chǎn)生多種卟啉化合物，如光動力治療中使用的原卟啉IX（PPIX）、具有抗菌活性的糞卟啉III（CPIII），以及葉綠素、鈷胺素（VB12）、血紅素等天然化合物。綠色、高效、低成本的生產(chǎn)方式對卟啉工業(yè)具有重要意義。
研究團隊將光合細菌Rhodobacter sphaeroides作為底盤微生物，構(gòu)建了高效細胞工廠，通過偶聯(lián)酶催化策略生產(chǎn)卟啉化合物。研究人員設(shè)計開發(fā)了基于CRISPR/Cas12a的高通量酶篩選平臺獲得高效的酶催化元件，并結(jié)合多種實驗方法，實現(xiàn)了CPIII的高效酶促轉(zhuǎn)化。
進一步地，研究團隊在200L反應器中實現(xiàn)了CPIII的中試放大，并建立了基于重結(jié)晶的CPIII純化工藝，產(chǎn)物純度超過95%，回收率接近90%。此外，在5L反應器中通過酶催化放大合成血紅素和鋅卟啉，產(chǎn)量均為迄今報道的最高生產(chǎn)水平。值得一提的是，研究團隊首次將CRISPR/Cas12a用于酶的高通量篩選，獲得了高活性的脫羧酶，進而實現(xiàn)了血紅素的高效合成。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41587-024-02267-3
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