来自工程真菌的蓝色颜料可以帮助纺织工业变得绿色环保

通常，基础科学研究的结果与可以立即向公众发布的产品相距很远。但每隔一段时间，机会就会早早出现。

能源部联合生物能源研究所(JBEI)的一个团队就是这种情况，他们在调查基于微生物的生物制造时的开箱即用的想法直接导致了一种生态友好的生产平台，用于生产一种叫做靛蓝的蓝色颜料。该合成靛蓝具有与合成靛蓝相似的生动饱和色调，是世界各地用于染色牛仔布和许多其他物品的染料，该团队的真菌生产的靛蓝可以替代环境不友好的过程。

“最初从植物中提取的，今天使用的大多数靛蓝都是合成的，”首席研究员Aindrila Mukhopadhyay说道，他是JBEI主持人工程团队的负责人。“这些工艺既高效又廉价，但它们通常需要有毒化学品并产生大量危险废物。通过我们的工作，我们现在有办法有效地生产蓝色颜料，使用廉价，可持续的碳源代替苛刻的前体。到目前为止，该平台检查了其承诺的许多方框，以便扩大商业市场规模。“

重要的是，这些商业市场已经对科学家希望提供的产品有相当大的需求。在与纺织行业的许多关键利益相关者会面后，该团队发现许多公司都渴望获得更多可持续来源的颜料，因为客户越来越意识到传统染料的影响。“社会似乎正在转向想要创造日常产品的更好的流程，”JBEI的研究生，该论文的第一作者Maren Wehrs说，该论文现在发表在Green Chemistry上。“这正是JBEI正在尝试做的事情，使用来自生物系统的工具- 恰好我们的工程化生物平台工作得非常好。”

这个故事开始时，研究小组着手测试一种叫做Rhodosporidium toruloides的耐寒真菌物种如何表达非核糖体肽合成酶(NRPSs) - 细菌和真菌用来组装重要化合物的大酶。科学家通过在其基因组中插入细菌NRPS来检查这种真菌的NRPS表达能力。他们选择了一种将两种氨基酸分子转化为靛蓝 - 一种蓝色色素的NRPS，以便于判断菌株工程是否有效。很简单，当它发生时，文化会变成蓝色。

进入这个实验，靛蓝本身不是团队的主要兴趣。相反，他们专注于更大的图景：探索如何利用这些酶的装配线功能来创造有价值的有机化合物(如生物燃料)的生物合成制造途径，并评估真菌是否代表了良好的寄主物种。生产这些化合物。但是当他们培养出他们的工程菌株，并看到了文化的蓝色时，他们就知道发生了一件令人难以置信的事情。

每升生物反应器培养物的平均滴度为86克靛蓝，该菌株的产量 - 他们命名为Bluebelle - 是迄今为止报道的最高产量。(其他研究小组，包括JBEI团队，已经使用不同的宿主微生物合成了靛蓝。)增加了成就的重量，创纪录的产量来自使用来自可持续植物材料的营养和前体投入的培养过程。以前的途径需要相当昂贵的投入，但仍然是靛蓝的十分之一。

除了靛蓝的潜在应用之外，该研究成功实现了其为其他NRPS提供潜在生产途径的最初目标 - 这一点比任何单一产品都更有价值。这些复合酶具有多个亚基，每个亚基在从较小分子组装化合物时发挥独特且可预测的作用。JBEI及其他国家的科学家们热衷于设计使用NRPSs的Lego块状特征来生产目前难以制造的先进生物制品的酶。

“一个巨大的挑战是让微生物有效地表达这种酶。这个宿主有巨大的潜力来满足这种需求，”Mukhopadhyay说。

该团队的下一步将是描述靛蓝如何用作染料并深入研究R. toruloides的能力。