近日，青岛农业大学生命科学学院杨建明教授团队在国际期刊Bioresource Technology发表了题为“Production of α-amylase from gluconate and carbon dioxide by protein synthesis and secretion optimization in Cupriavidus necator H16 ”的研究论文。继发表Nature子刊后，青岛农业大学该团队利用光合细菌绿色合成高值化合物，创造成果转让金额记录
青岛农业大学副教授以第一作者在Nature Communications发表研究成果，利用工程菌群催化半纤维素高效转化产品和电能
青岛农业大学博士以第一作者身份在国际顶级学术期刊（IF=17.681）上发表文章
青岛农业大学杨建明教授团队在一区top期刊（IF=9.8）发表木质纤维素生物质预处理领域的重要进展
这项研究展示了如何使用Cupriavidus necator H16这种微生物，通过优化α-淀粉酶的基因表达、改造基因组以及改进分泌机制，实现从二氧化碳（CO2）直接转化为α-淀粉酶这一重要胞外酶的过程。CO2是导致全球变暖的主要温室气体之一，而C. necator H16因其能够以CO2为唯一碳源进行生长和生物合成而受到关注。该菌株不仅擅长生产聚羟基脂肪酸酯（PHB），还具备高效的蛋白质合成能力，这使得它成为生产单细胞蛋白质（SCP）和某些胞内酶的理想选择。然而，此前尚无关于利用此菌株生产胞外酶的报道。在这项研究中，研究人员选择了广泛应用于工业中的α-淀粉酶作为目标酶，通过三个关键步骤——增强α-淀粉酶基因的表达、阻止PHB合成路径以保留更多碳骨架、增加胞内伴侣蛋白DnaJ的表达量来避免α-淀粉酶前体的错误折叠和降解，以及引入胞外伴侣蛋白PrsA以减轻分泌压力——成功构建了一个高效的α-淀粉酶生产菌株。实验结果显示，当使用葡萄糖酸作为原料时，改良后的菌株每单位细胞的α-淀粉酶活性达到了5.54 U/OD600，比最初的工程菌株提高了近30倍；而在以CO2为原料的情况下，该数值为4.26 U/OD600。这些成果不仅证明了C. necator H16作为生产α-淀粉酶的自养宿主的可能性，同时也为探索CO2转化为高价值胞外酶产品开辟了新路径。图1：C. necator H16细胞外α-淀粉酶生产的代谢工程策略济南大学讲师汤若昊博士为论文第一作者，青岛农业大学硕士生徐睿和高学民为共同第一作者，济南大学秦晓春教授和青岛农业大学杨建明教授为论文共同通讯作者，青岛农业大学为第一通讯单位。本研究得到国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金青年项目的资助，获得山东省应用真菌重点实验室、青岛农业大学光合固碳产能研究中心和济南大学光合作用与高效农业研究团队等科研平台和团队的大力支持。https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852424014482?dgcid=coauthor![]()
