态创实现琥珀酸和1,4-丁二醇的生物合成创新，成果发表于《可持续材料和技术》

随着全球对可持续材料和生物技术的关注不断增加，生物合成在生产化学品和材料方面的重要性日益凸显。其中，琥珀酸和1,4-丁二醇（1,4-BDO）作为重要的四碳化合物，广泛应用于食品、医药、护肤和农业领域。

近日，态创生物研发团队实现琥珀酸和1,4-丁二醇的生物合成创新，其题为“Engineering Escherichia coli for robustly producing succinic acid and 1,4-butanediol together”的成果文章发表于《Sustainable Materials and Technologies》（《可持续材料和技术》，影响因子：8.7）。

琥珀酸和1,4-BDO的生产方法主要有化学合成和生物技术生产两类。化学合成方法虽然成熟，但存在成本高、副产物多、污染严重、纯化困难和质量较差等问题，限制了其广泛应用。近年来，生物技术生产琥珀酸因其低成本、环境污染小和纯度高的优势，已成为大规模生产的主要方法。然而，生物合成的产量仍然受到菌株活性较弱和代谢途径复杂的限制。

因此，态创生物研发团队选择了大肠杆菌ATCC 8739作为出发菌株，通过代谢工程手段构建了厌氧琥珀酸合成途径。通过插入转座子元件由引导RNA辅助靶向（INTEGRATE）系统，高效地完成了多个基因的敲除和插入。具体来说，通过多点PCR验证，获得了工程菌株，这些菌株在一步厌氧发酵中表现出更高的琥珀酸产量。

为了进一步筛选高产琥珀酸的菌株，研发团队开发了厌氧荧光激活液滴分选（aFADS）技术。通过构建酸激活荧光传感系统，能够高效地筛选出高产琥珀酸的菌株。在这一过程中，通过微流控芯片技术，将E. coli培养液稀释至OD600值为0.03，并注入高压CO2以维持厌氧环境。通过荧光检测和分析，筛选出高产琥珀酸的菌株。

研发团队还通过适应性进化技术，进一步提高了菌株的琥珀酸产量。通过在高盐和高酸环境中进行培养，筛选出能够在这些极端条件下高效生产琥珀酸的菌株。这些菌株在一步厌氧发酵中表现出更高的琥珀酸产量和更好的生长性能。

通过上述方法，态创生物研发团队成功构建了高效生产琥珀酸和1,4-BDO的大肠杆菌菌株。在一步厌氧发酵中，琥珀酸和1,4-BDO的产量分别达到85.74 g/L和4.62 g/L。这些结果表明，通过代谢工程和高通量筛选技术，可以显著提高琥珀酸和1,4-BDO的生产效率。

此外，研发团队还开发了一种高效的分离和纯化方法，从发酵液中分离和纯化琥珀酸和1,4-BDO。通过陶瓷膜微滤和超滤，能够有效地去除细菌和浓缩发酵液，随后通过活性炭脱色。1,4-BDO通过低压蒸馏分离，剩余液体酸化并冷却以诱导结晶。琥珀酸通过纤维素柱层析进一步纯化。最终，琥珀酸和1,4-BDO的回收率均超过50%，纯度高于99%。

该研究为生物合成琥珀酸和1,4-BDO的大规模生产开拓了前景。态创生物致力于合成生物学的创新和应用，为可持续材料和生物技术的发展做出贡献，以新质生产力构建绿色低碳的生产方式。