光遗传学技术将酵母变成异丁醇生产工厂

研究人员对酵母等微生物进行基因改造，用来生产人类所需的产品，这样的生物合成技术已经常见。可以将光遗传学技术与生物合成技术相结合，可以大幅提高生产效率。

光遗传学技术是一种操控细胞的方法，即把特定基因改造得对特定光敏感，然后用光来打开或关闭来控制基因功能，影响细胞化学活动。该技术已对神经科学等领域产生重大影响，但用还是首次用于调控生物合成中的细胞代谢。

这项研究成果刊登在3月21日的《自然》期刊上。该校研究团队用光控制转基因酵母，细胞在光照条件下让酵母会大量繁殖，酵母所生产的化学物质异丁醇水平，达到过去科研实验水平的5倍。

异丁醇广泛应用于化工、汽车等多个领域。酵母具备合成异丁醇的能力，不过自然发酵时只会生产微量异丁醇，主要产物是乙醇和二氧化碳。转基因手段能增加异丁醇产量，但异丁醇对酵母有毒性，浓度超过一定水平就会导致菌群死亡。

研究人员给酵母植入一个经改造的光敏基因，使其对特定的蓝光敏感。在受到蓝光照射时，酵母会正常生长繁殖，分解葡萄糖生产乙醇，同时抑制异丁醇生产；而在撤除光照后，异丁醇生产线就会启动。让光照时间有恰当的间隔，就可以取得较高的异丁醇产量，同时维持菌群存活。

与采用化学物质调节的方法相比，光照的成本低、作用速度快，并且能在任意时刻打开或关闭光源，实现精确调控。研究人员希望将这一思路运用于其他微生物乃至人体细胞，帮助开发新的生物合成工艺或治疗手段。