《自然》期刊2018年3月21日發(fā)表的一篇論文中，美國普林斯頓大學(xué)的研究人員通過光來增加基因修飾的釀酒酵母產(chǎn)生異丁醇的能力，比先前報(bào)道的水平高出5倍，該研究也為科學(xué)家們提供了一個(gè)強(qiáng)大的新工具來探索細(xì)胞的代謝過程。

　　光在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，它能轉(zhuǎn)換基因的表達(dá)。這些特定基因?qū)饷舾?，光可以觸發(fā)或抑制其表達(dá)，改造過的酵母可實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)乙醇和異丁醇之間交替。研究人員通過基因工程來抑制酵母的生長(zhǎng)，產(chǎn)生大量的異丁醇，但高濃度的異丁醇會(huì)殺死酵母，因此研究者通過基因工程和光線組合來優(yōu)化異丁醇生產(chǎn)。首先，研究人員將藍(lán)光可控制的海洋細(xì)菌的修飾基因置于酵母的DNA中，然后利用光線開啟反應(yīng)過程，激活酵素，酵母消耗葡萄糖，分泌乙醇，自然地生長(zhǎng)和繁殖。在此期間生產(chǎn)異丁醇的酶不起作用。將酵母轉(zhuǎn)向黑暗，關(guān)閉乙醇生產(chǎn)酶，為異丁醇的產(chǎn)生騰出空間。研究人員通過每隔幾小時(shí)發(fā)射一陣藍(lán)光來讓細(xì)胞生長(zhǎng)，避免異丁醇的過度累積，來找到光明與黑暗的正確平衡點(diǎn)。

　　較之于基因工程或化學(xué)添加劑，使用光控制酵母的化學(xué)生產(chǎn)有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。首先，光線比大多數(shù)的替代品更快、更便宜。光是可調(diào)節(jié)的，在發(fā)酵過程中可以隨時(shí)切換細(xì)胞的功能。另外，光可以作用于特定基因而不影響細(xì)胞的其他部分。