微生物细胞工厂能以经济、绿色环保的形式将低价值的底物转换为高价值的产品，如精细化学品、生物能源、天然产物、生物药物等。然而，有毒或易挥发中间代谢产物的泄漏降低了微生物细胞工厂的转化效率。将代谢酶定位于天然细胞器可以提供有利的化学环境并封存有毒化合物。然而，由于天然细胞器的渗透性和数量有限，仍然难以进一步提高生产效率。
近日，江南大学的刘立明教授团队，以无膜细胞器为研究对象，并基于蛋白组装构建了一种材料属性可调的无膜细胞器用来辅助微生物细胞工厂生产化学品。作者首先对形成无膜细胞器的无序蛋白结构域进行了筛选，在酿酒酵母中构建了稳定且高效无膜细胞器。然后，设计了一个基于蛋白组装单元和蓝光激活单元的调控系统用来调节无膜细胞器的尺寸和刚性。
通过该调控系统操纵菌株ZP03-FM（包含甲醇同化路径和苹果酸合成路径）中甲醇同化无膜细胞器的尺寸，降低甲醛的泄露，使得甲醇消耗量和苹果酸产量分别提高了162%和61%。
此外，在菌株ZP04-RB中调节糖酵解无膜细胞器的刚性，使乙酰辅酶a的合成从氧化性糖酵解切换为非氧化性糖酵解，最终使二氧化碳的释放量减少了35%，正丁醇的产率增加了20%。
该工作在全面了解无膜细胞器形成机制的基础上，设计高效合理的工具来调节其物理特性，使无膜细胞器应用于化学品的合成，为设计高性能工业菌株提供了一种新的策略。
