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Área alimentar:

Combinação de reprodutores mutantes e evoluidores adaptativos para uma nova eficiência na biosíntese

A eficiência da bactéria Butyrate na conversão de glicerina biológica em 1,3-propylenol (1,3-PD) é limitada por sua baixa tolerância a várias fontes de estresse (especialmente glicerina como substrato, 1,3-PD como produto final e ácido butílico como subproduto), o que, em última análise, reduz a produção de 1,3-PD. A equipe de professores Qi Xianghui da Universidade de Guangzhou melhorou a tolerância de Butyrofoam a fontes de estresse e a capacidade de produção de 1,3-PD através do reprodutor mutante ARTP da Tianmi Bio e do evoluidor adaptativo MMC, quebrando de forma eficiente o gargalo de produção de síntese de Butyrofoam.

O estudo obteve uma flora com a maior tolerância a 160 g / L de glicerina através da mutação de cepas selvagens em plasma atmosférico à temperatura ambiente (ARTP), enquanto a evolução de laboratório adaptativo (ALE) baseada em sistemas de cultura de microgotas microbianas (MMC) cultivou uma segunda flora com tolerância a 100 g / L de 1,3-PD. Em seguida, a cepa GJH-418 foi obtida através de uma mistura genômica de duas florestas, que produziu 60,12 g/L de 1,3-PD com uma produção de 1,72 g/L h. A análise de transcrição de cepas mutantes e cepas selvagens sugeriu que oito genes podem estar envolvidos na regulação de alta tolerância e alta produção de 1,3-PD através da regulação de expressão para cima ou para baixo.

Gráfico de fluxo de trabalho de evolução adaptativa de Butyrazole com base em ARTP e MMC

Área da medicina:
Engenharia genética + evolução adaptativa: tolerância ao etanol produz um novo caminho para o poli-2-hidroxibutílico

O ácido poli-2-hidroxibutílico (P2HBD), produzido por leveduras poliglobulinas fungoides, é um novo tipo de polihidroxiácido solúvel em água com aplicações potenciais nos campos de biomateriais e biomédica. Normalmente, a fermentação aeróbica P2HBD com a glicose como fonte de carbono resulta em perda de carbono (liberação de dióxido de carbono) através da descarboxilização do ácido acetónico. Em comparação com o açúcar, o etanol de substância não fermentável mostra maior redutividade por átomo de carbono e um caminho mais curto de geração de acetil-coenzima A.

Estratégias de montagem modular da oxidação de etanol à síntese de P2HBD. Fundo azul para o módulo de óxido de etanol (módulo I)

O fundo roxo é o módulo de derivação de ácido acetaldehídico (módulo II) e o fundo laranja é o módulo de vias isogênicas de glicose (módulo III)

A equipe do professor Zou Xiang da Universidade do Sudoeste examinou a biosíntese econômica de carbono de P2HBD impulsionada pelo etanol como fonte de carbono. Primeiro foi descoberto que o etanol pode ser altamente eficientemente convertido em P2HBD por meio de mecanismos de biosíntese e ativa especificamente o fator de transcrição Cat8 para regular a derivação de ácido acetalído em levedura polisporal. Com base na análise do transcritome sob pressão do etanol, foi projetada uma estratégia de montagem modular para equilibrar os três módulos de oxidação do etanol, derivação do ácido acetalído e vias de glicosínia, e para obter regulação precisa através de sub-engenharia de iniciador. Além disso, a estratégia de evolução adaptativa realizada através do sistema MMC melhora a tolerância ao etanol, permitindo que as cepas se adaptem a concentrações mais altas e transformem mais produtos. Esta cepa coexpressora mostra um rendimento considerável quando o etanol é usado como substrato.

Finalmente, a cepa mutante EGG 47 foi obtida e, em um tanque de fermentação de 5 litros, a fermentação de células em repouso alcançou a equivalência de titração e rendimento de P2HBD - 66,7 ± 0,77 g/L e 0,87 g/g de etanol, respectivamente. Os resultados fornecem novas perspectivas para a transformação da economia do carbono das refinarias de terceira geração de matrizes de etanol para biopolímeros e produtos químicos.

Curva de crescimento de gotas e variação da concentração de etanol no sistema MMC

Área de aminoácidos / péptidos:

A domesticação de cepas de tirosina de alto rendimento com baixo pH aumenta o potencial de industrialização

A L-tirosina é um aminoácido aromático não essencial que é a matéria-prima de muitos produtos químicos importantes, como levodopa, resveratrol e hidroxitirosol. É amplamente utilizado nas indústrias alimentar, farmacêutica e química. Apesar de um grande número de estudos sobre a síntese microbiana de L-tirosina, suas propriedades de baixa concentração limitam a produção em massa industrial.

Para aumentar a produção de L-tirosina em E. coli, a equipe do professor Zhou Zhemin da Universidade de Gangnam aumentou ou diminuiu os níveis de expressão de enzimas-chave na via do ácido herbáceo. O rendimento aumentou ainda mais através da melhoria do sistema de transporte de L-tirosina e da via de biosíntese do ácido acético. Além disso, a combinação de engenharia co-fator introduziu vias de fosfocetonase para direcionar o fluxo de carbono para vias de ácido herbáceo.

Biosíntese de L-tirosina a partir da glicose

Eventualmente, as cepas óptimas foram obtidas após a evolução do laboratório adaptativo para se adaptar a ambientes de baixo pH. A cepa pode produzir 92,5 g/l de L-tirosina em um tanque de fermentação de 5 litros em 62 horas, com um rendimento de 0,266 g/g de glicose.

Crescimento e acumulação de L-tirosina em cepas adaptativamente evoluídas a diferentes pH

Área da vinícola:

Novas estratégias de seleção de leveduras, sabor e qualidade

As altas concentrações de ácido láctico geradas durante a fermentação em estado sólido do vinho branco chinês inibem o metabolismo do crescimento da levedura de vinificação, o que afeta o sabor e a qualidade do líquido. A equipe do professor Pai Guiming da Universidade de Nanchang usou o sistema automático de cultura de microgotas microbianas de alto fluxo (MMC) combinado com a temperatura ambiente atmosférica e o plasma (ARTP) para triar cepas de levedura de vinificação resistentes a altas concentrações de ácido láctico.

Evolução adaptativa de cepas mutantes em diferentes concentrações de ácido láctico

Os resultados experimentais mostraram que, sob pressão de ácido láctico de 4%, a taxa de crescimento, a integridade celular, a capacidade de produção de etanol e o conteúdo de ingredientes aromáticos voláteis das três cepas resistentes ao ácido láctico eram significativamente melhores do que a cepa original NCUF309.5. Notavelmente, as cepas NCUF309.5-44 obtidas com ARTP e em combinação com a evolução laboratória adaptativa do MMC apresentaram um aumento de OD de 93,65% após 24 horas sob pressão de ácido láctico de 4%, um aumento do teor de etanol de 2,29 vezes e permaneceram estáveis após 10 transmissões consecutivas. Além disso, seu teor de compostos voláteis aumentou em 60,69%. Em resumo, este estudo fornece uma nova estratégia de triagem para o desenvolvimento de levedura de vinho resistente ao ácido láctico e estabelece uma base importante para a seleção microbiana para a fermentação de vinho branco em estado sólido.

Extração de recursos microbianos:

O sistema de cultura de gotas inova a cultura microbiana para ajudar a extração de recursos microbianos

Culturas bacterianas puras são essenciais para a pesquisa da culturômica microbiana. Os métodos tradicionais baseados em placas sólidas, placas microporosas e micro-reatores são limitados pela onerosidade operacional e baixo fluxo, impedindo o rápido progresso da pesquisa em microbiologia.

Para responder a esses desafios, a equipe do professor Zhang Yi da Universidade de Tsinghua desenvolveu com sucesso o Sistema de Microomia de Cultiva de Gotas Micro-atualizada de Célula Unicelular (MISS cell), uma plataforma de alto fluxo automatizada que utiliza a tecnologia de microfluido de gotas para a separação, cultura e triagem de clones simples de micróbios. O sistema é capaz de gerar grandes quantidades de gotas monocelulares em um curto período de tempo e cultivar, triar e coletar colônias monoclonais, permitindo um processo integrado desde a separação de micróbios até a seleção.

Neste programa, demonstramos a aplicação deste sistema usando a separação e a cultura do microbioma intestinal humano como exemplo e comparamos-o com a cultura de placas sólidas em termos de eficiência de separação microbiana, desempenho de cultura monoclonal e fluxo de triagem. O processo experimental é simples e o consumo de reagentes é extremamente baixo. Em comparação com a cultura de placas sólidas, a célula MISS é capaz de cultivar uma variedade mais diversificada de espécies de microbios intestinais, oferecendo um enorme potencial e valor para a pesquisa de microbiomia.

Isolação e resultados de cultura monoclonal de micróbios intestinais em células MISS

(A) Diagrama de fluxo de trabalho para a separação, cultura e identificação do microbioma intestinal

(B, D) Análise de nível familiar das colônias monoclonais obtidas por cultura de isolamento do microbioma intestinal

(C, E) Análise a nível gênero das colônias monoclonais obtidas por cultura de isolação da microbiota intestinal

Área de Engenharia Enzimática:

Tecnologia de microfluidismo traz melhorias inovadoras na atividade enzimática e estabilidade

O açúcar D-alocona é uma cetohexase rara e baixa em calorias, com funções fisiológicas como hipoglicemia, antioxidantes e outros, e é um adoçante alternativo popular em alimentos e medicina. Sua biosíntese depende das isomerases ketosacchar 3-diferenciais (KEases), mas as enzimas existentes têm problemas de baixa eficiência catalítica e estabilidade, limitando a produção e aplicações industriais, e é urgente desenvolver KEases com maior eficiência catalítica e estabilidade. Os métodos de triagem tradicionais (como análise cromatográfica, triagem de placas microporosas) são ineficientes e são difíceis de atender às necessidades de triagem de depósitos de mutações de ultra-alto fluxo.

A equipe do professor Qin Huimen da Universidade de Ciência e Tecnologia de Tianjin, com base no design racional e na evolução direcionada da orientação estrutural, transformou a isomerase 3-diferencial de D-alocone-açúcar (SfDAE), construiu uma biblioteca de mutações que contém cerca de 2 milhões de mutantes, usou a plataforma de classificação de microfluidos de gota DREM cell da Tianjin Bio em combinação com o biosensor codificador genético do regulador de transcrição da resposta de açúcar de D-alocone para monitorar a produção de açúcar de D-alocone em tempo real, selecionar para obter cepas de alto rendimento e expandir a cultura para realizar testes vivos enzimáticos.

Após várias rodadas de seleção de FADS, o mutante M3-2 foi identificado com uma eficiência catalítica 17 vezes maior do que o tipo selvagem SfDAE. O mutante M3-2 mostrou maior eficiência catalítica e estabilidade térmica em resposta à isomerização da D-frutose em açúcar D-alocona.

Construção da biblioteca de mutantes DAEase e processo de triagem microfluidica baseado em gotas e detecção da atividade DAEase por cromatografia líquida de alta eficiência
Sempre acreditamos que a inovação de sistemas pode trazer possibilidades ilimitadas! Nós cultivamos profundamente a tecnologia de microfluidos de gotas de líquido, não só para construir instrumentos científicos domésticos de precisão, mas também para fornecer "ferramentas" a cada pesquisador que luta na vanguarda das ciências da vida, ajudando você a selecionar mais rápido, melhor cultivar e promover juntos a mudança da pesquisa básica para as aplicações industriais.

Esta compilação de resultados é apenas o começo e, em seguida, vamos entrar em cada área vertical de vez em quando para compartilhar e interpretar em detalhes:

Como as pesquisas publicadas em periódicos foram realizadas usando nossos dispositivos?

Em engenharia enzimática, desenvolvimento de medicamentos anticorpos e triagem de cepas industriais, quais pontos chave de dor a tecnologia de microgotas resolve exatamente?

Quais são as experiências únicas e bem-sucedidas que nossos clientes podem compartilhar?

Bem vindo, convidamos você a prestar atenção! Se você está especialmente interessado em qual área específica de aplicação, deixe uma mensagem em nossa área de comentários para nos dizer que sua atenção será uma referência importante para o nosso próximo tema!

Sobre a plataforma de seleção de bactérias de alto fluxo da Tianmu Bio

As plataformas de variedades de alto fluxo podem ser continuamente iteradas para desenvolver rapidamente uma nova geração de cepas melhoradas para novas matérias-primas, novos requisitos de processo ou objetivos de melhoria da eficiência / qualidade, mantendo a competitividade tecnológica e de produtos.

Sobre nós

A Timki Bio se concentra no desenvolvimento e aplicação de equipamentos instrumentais no campo da criação biológica, e está empenhada em transformar e melhorar o modelo de desenvolvimento de espécies tradicionais da indústria através de tecnologias de mutação eficientes e tecnologias de triagem de alto fluxo, melhorando a eficiência da indústria de fabricação biológica e melhorando a competitividade central da indústria biológica do nosso país. Comprometer-se a fornecer soluções excelentes para os desafios da indústria como “desenvolvimento e triagem de células e bactérias ineficientes”, “custos caros de equipamentos relacionados” e “dificuldades de industrialização”.