近期，我校生物工程学院康振教授课题组在人工细胞器构建方面取得重要进展，研究成果“Construction of osmotic pressure responsive vacuole-like bacterial organelle with capsular polysaccharides as building blocks”正式发表于ACS Synthetic Biology(DOI: 10.1021/acssynbio.2c00546)。
开发人工细胞器，以赋予细胞新的功能是合成生物学的重要研究领域。人们通过在微生物中构建人工细胞器浓缩酶和底物来提高生化反应的速率和减少副产物的合成，浓缩抑制性代谢物以减轻代谢物对细胞的干扰，还可以用于合成新型纳米材料等。目前关于人工细胞器的研究主要是真核生物中，通过利用蛋白质和核酸的自组装或相分离构建而成。关于原核生物中的人工细胞器报道则寥寥无几。
康振教授课题组首次在原核生物谷氨酸棒杆菌中基于荚膜多糖构建了一个“类液泡”的人工细胞器，并且赋予细胞新的功能。荚膜多糖包括透明质酸，软骨素和肝素前体是一类具有良好的水溶性直链多糖。然而，研究人员发现，水溶性的荚膜多糖在细菌细胞质中并非均匀分布，而是聚集在一起形成“空白区”，并且该现象在多种细菌中都能够普遍存在。利用该发现研究人员在谷氨酸棒杆菌中构建了一个由多糖为主要成分的人工细胞器。该细胞器由多糖分子在细胞质中自发聚集形成，呈现圆润有规则形状，并且无膜包裹。该细胞器在细胞中不但能够稳定存在而且能够和细胞质进行物质自由交换，但是核酸分子排除在外。研究人员还发现该“类液泡”人工细胞器的存在对细胞的代谢活动无明显抑制作用，而且还能够通过响应外界环境渗透压变化，通过释放与夺取水分子来提高细胞在高渗透压环境中的存活率，同时还能够利用其合成降解实现对细胞大小动态调控。上述研究首次在原核生物中构建基于多糖分子的人工细胞器，而且提出了多糖分子能够在细胞质的发生相分离概念。该研究不仅可以用于基础研究，揭示新的物理和生物学原理；还可以用于应用领域，为工程菌提供一项灵活、有效的底层工具。
图形摘要
康振教授为论文的通讯作者，我校2020级博士生胡立涛为第一作者。上述研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2100800）、国家自然科学基金（32000058）等资助。
近年来康振教授团队在糖胺聚糖及其寡糖（透明质酸、肝素、硫酸软骨素）合成方面取得丰硕成果并成功实现产业化，同时相关研究成果已在Nature Communications、ACS Catalysis、Green Chemistry、Metabolic Engineering等主流杂志发表研究论文84篇。
