脂肪烃是液体化石燃料的主要组成部分，具有高能量密度、低吸湿性和低挥发性等优点，并且与现有发动机和运输设备有着较好的兼容性。随着蓝细菌等天然产烃微生物脂肪烃合成途径的发现，利用这类天然途径作为合成生物学元件构建高效细胞工厂，成为一种可持续、可再生制备脂肪烃生物燃料的潜在途径。然而目前已报道的生物产烃途径效率都很低，不具备工业应用潜力，因此通过生物工程技术大幅提高脂肪烃生物合成效率是当前的研究重点。

    近日，在科技部“973”计划、国家自然科学基金委、波音公司等的支持下，中国科学院青岛生物能源与过程研究所微生物代谢工程团队围绕聚球藻PCC7942脂肪醛脱甲酰加氧酶(ADO)这一关键产烃生物催化剂开展了系列研究，致力于通过定向进化策略对ADO酶进行改造，以解决该酶较为显著的催化效率低、稳定性差等问题，为细胞工厂构建与脂肪烃的高效生物合成提供更为高效的催化元件。项目目前取得阶段性成果，06月03日在线发表于Scientific Reports。

    该研究亟待解决的技术难题是如何从大容量(106-108)的突变体文库中快速筛选得到产烃效率显著提高的突变株，实现原位快速检测和评价细胞内脂肪烃合成水平。为解决这一问题，该团队吴伟、张磊等从不动杆菌(Acinetobacter baylyi ADP1)、假单胞菌(Pseudomonas. oleovorans)等环境微生物中存在的天然脂肪烃响应信号通路出发，通过基因重组，首次在大肠杆菌中成功构建能够用于检测细胞内中长链脂肪烃的基因元件，该基因元件利用细胞内的中长链脂肪烃作为信号分子，激活调控蛋白，进而诱导启动下游报告基因GFP的表达，通过这一手段成功实现将细胞内的脂肪烃浓度信号转变为能够直观反映烃浓度高低的荧光信号，使得进一步采用流式细胞分选(Fluorescence Activated Cell Sorting)等高通量手段快速筛选高产烃突变株成为可能。

    该项研究成果为进一步开展产烃元件的定向进化与构建高效产烃细胞工厂提供了必要的方法基础。基于此研究工作，微生物代谢工程团队人员参加了2014年冷泉港亚洲年会合成生物学会议，并获得会议唯一的Poster金奖。

    图：利用重组脂肪烃检测基因元件将细胞内脂肪烃信号转变为荧光信号，实现大肠杆菌脂肪烃合成的胞内原位快速检测。

    原文链接：Genetically assembled fluorescent biosensor for in situ detection of bio-synthesized alkanes

    原文摘要：Construction of highly efficient microbial cell factories producing dro-in biofuel alkanes is severely limited due to the lack of a fast detection method against alkanes. Here we first developed a sensitive fluorescent biosensor for rapid and in situ monitoring of intracellular alkane synthesis. Using GFP as reporter, the biosensor could actively respond to the intracellular alkane products, especially for the mid- and long-chain alkanes synthesized in the recombinant Escherichia coli and give a concentration-dependent fluorescence response. Our results also suggested the feasibility of developing high-throughput strategies basing on the alkane biosensor device in E. coli, and thus will greatly facilitate the application of directed evolution strategies to further improve the alkane-producing microbial cell factories.