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  在自然界中存在多種嗜油菌株，如解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica），它們可以利用疏水性底物作為唯一碳源進(jìn)行生長(zhǎng)、代謝和繁殖。近年來(lái)，隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，解脂耶氏酵母已被廣泛用于降解含油食物垃圾、處理石油污染的土壤、發(fā)酵生產(chǎn)高價(jià)值的化學(xué)品。微生物包埋技術(shù)可為它們提供物理保護(hù)，從而提高其穩(wěn)定性、重復(fù)利用性，以及增加它們?cè)谏锓磻?yīng)器中的密度。然而，當(dāng)前包埋微生物的材料均為親水性材料，無(wú)法發(fā)揮解酯耶氏酵母的獨(dú)特性質(zhì)。同時(shí)，在混菌發(fā)酵體系中，利用親水材料包埋解酯耶氏酵母難以避免與其他菌株進(jìn)行底物競(jìng)爭(zhēng)。

  此研究受到解酯耶氏酵母可攝取長(zhǎng)鏈烷烴作為碳源的啟發(fā)，選用一系列化學(xué)結(jié)構(gòu)相似但具有不同側(cè)鏈長(zhǎng)度的甲基丙烯酸酯單體。由于選用的單體為液態(tài)，避免了毒性有機(jī)溶劑的使用。同時(shí)，選用了光引發(fā)劑819，在模擬自然光的照射下快速成膠，避免了高溫等嚴(yán)苛的條件。選用的單體對(duì)解脂耶式酵母具有優(yōu)異的生物相容性，制備過(guò)程對(duì)酵母溫和無(wú)害，包埋后酵母成活率最高可達(dá)到~96%。并且，包埋在有機(jī)膠中的酵母仍具有代謝活性，能夠生長(zhǎng)并發(fā)揮功能。

圖1 有機(jī)膠設(shè)計(jì)制備示意圖

圖3 （a）有機(jī)膠包埋解酯耶氏酵母凍存。（b）解酯耶氏酵母凍存存活率。

  由不同單體制備得到的有機(jī)膠呈現(xiàn)出不同的相變性質(zhì)，通過(guò)溫度的轉(zhuǎn)變，能夠快速且簡(jiǎn)便的在眾多有機(jī)膠中挑選出目的有機(jī)膠（圖4）。結(jié)合有機(jī)膠的多種優(yōu)異性質(zhì)及DNA信息存儲(chǔ)技術(shù)，可以形成DNA數(shù)字信息的加密存儲(chǔ)的平臺(tái)，進(jìn)行DNA數(shù)字信息傳遞及長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

 圖4 DNA數(shù)字信息的加密保存。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c00847

 作者簡(jiǎn)介

張雷教授現(xiàn)任天津大學(xué)化工學(xué)院生物化工系教授，系主任，博士生導(dǎo)師，國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金獲得者。主要研究方向包括生物化工與合成生物學(xué)、低溫保護(hù)、功能材料、海洋涂料等。在包括Nature Biotechnology, Nature Communications, JACS, Angew, AIChE Journal, CES, Research, Engineering等期刊發(fā)表論文100多篇。

肖文海，天津大學(xué)化工學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師。綠色生物制造重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“原料藥工業(yè)菌種改造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)示范”項(xiàng)目課題負(fù)責(zé)人。主要研究方向是基于合成生物學(xué)技術(shù)和代謝工程技術(shù)高效構(gòu)建萜烯類(lèi)酵母細(xì)胞工廠，已在Biotechnology Advances, Metabolic Engineering，Microbial Cell Factories，Current Opinion in Biotechnology等國(guó)際知名刊物發(fā)表第一作者/通訊作者SCI論文30多篇，成果被Nature Chemistry，Nature Communications等高度評(píng)價(jià)。