產(chǎn)油微生物菌株的高通量質(zhì)譜篩選平臺問世
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】微生物油脂是未來燃料和食品用油的重要潛在資源。近年來，隨著系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，從全局角度理解產(chǎn)油微生物生理代謝及脂質(zhì)積累的特征成為研究熱點。微生物油脂是由微生物包括細菌、酵母、霉菌和藻類等在特定條件下通過同化外界碳源，在菌體內(nèi)合成的脂肪類化合物。微生物產(chǎn)油脂具有單體油脂含量高、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)投入低、不受季節(jié)影響等優(yōu)勢。
常規(guī)方法采用葡萄糖、甘油等作為碳源，采用包括斯達氏酵母、淺白色隱球酵母、彎隱球酵母、斯達氏油脂酵母、產(chǎn)油油脂酵母等作為發(fā)酵菌株。然而，產(chǎn)油微生物菌株往往需要通過誘變或基因工程手段來提高其在工業(yè)應(yīng)用中的性能，其中快速、高效篩選工程菌株是一項頗有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
目前，通過檢測細胞代謝表型來篩選目標菌株，是篩選突變體庫的直接和精準的方法。當前，基于液相色譜或氣相色譜的細胞表型檢測技術(shù)的通量有限，導(dǎo)致篩選周期長，難以滿足大批量突變體的高通量篩選。因此，亟需開發(fā)快速高效的菌庫篩選平臺。
近日，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所代謝物組學(xué)研究組開發(fā)了基于激光燒蝕電噴霧電離質(zhì)譜的原位分析平臺，可直接原位檢測瓊脂平板上的單菌落，獲取菌落細胞代謝表型分子信息。
質(zhì)譜具備高特異性、高靈敏度、普適性、快速、微量和非標記等優(yōu)點，在各個學(xué)科領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。原位電離質(zhì)譜是新型的分析技術(shù)，可直接解吸和電離天然樣品中的待測分子，無需分離或樣品預(yù)處理。
該研究組開發(fā)了基于激光燒蝕電噴霧電離質(zhì)譜(LAESI-MS)的平板單菌落直接檢測高通量分析系統(tǒng)，可用于直接分析富含油脂的海洋真菌裂殖壺菌單菌落，無需額外的實驗過程。LAESI-MS利用高能量脈沖激光燒蝕和解吸細胞代謝表型分子，這些分子通過電噴霧進行電離，并引入質(zhì)譜，獲取菌落細胞特征指紋譜。細胞內(nèi)脂滴中的甘油三酯分子的脂肪酸組成，可以進一步通過二級質(zhì)譜進行結(jié)構(gòu)鑒定(即LAESI-MS/MS)。
除此之外，該研究開發(fā)了基于Python的TAFA-LEMS軟件包用于高通量處理獲得的原位質(zhì)譜數(shù)據(jù)，計算菌落細胞內(nèi)脂肪酸含量分布。LAESI-MS平臺具有快速、穩(wěn)定性的優(yōu)點，每個采樣點的數(shù)據(jù)采集速率小于2秒，脂肪酸相對含量的相對標準偏差小于13.69%。同時，使用LAESI-MS平臺獲取三角褐指藻和產(chǎn)油酵母菌株細胞的特征指紋譜和多種油脂類分子，證明該高通量篩選平臺具有成為微生物菌株工程的共性生物技術(shù)平臺的潛力。
目前，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Talanta上。
(資料來源：青島生物能源與過程研究所)
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