近日，中國科學院大連化學物理研究所合成微生物學研究組研究員周雍進團隊在木質(zhì)纖維素生物煉制方面取得新進展。研究團隊以多形漢遜酵母為宿主，通過強化木糖同化與轉(zhuǎn)運過程同步利用了葡萄糖與木糖，實現(xiàn)了木質(zhì)纖維素生物煉制高效合成脂肪酸和3-羥基丙酸。
大連化物所實現(xiàn)木質(zhì)纖維素生物煉制高效合成脂肪酸和3－羥基丙酸
木質(zhì)纖維素來源廣泛且可再生，被認為是極具潛力的第二代生物煉制原料。然而，在微生物利用纖維素水解液過程中存在葡萄糖抑制木糖利用現(xiàn)象，制約了木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化效率。因此，實現(xiàn)六碳糖和五碳糖高效同步利用是提高木質(zhì)纖維素生物煉制效率、降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。
多形漢遜酵母具有天然木糖代謝、耐高溫以及高密度發(fā)酵等優(yōu)勢，有望成為木質(zhì)纖維素生物煉制的優(yōu)良宿主。本工作中，研究團隊通過強化木糖同化與轉(zhuǎn)運效率，在不犧牲葡萄糖利用的前提下，實現(xiàn)了葡萄糖與木糖同步利用，在葡萄糖與木糖模擬物料中，脂肪酸產(chǎn)量達到38.2g/L；在真實木質(zhì)纖維素水解液中，脂肪酸產(chǎn)量達到7.0g/L；最終，借助代謝轉(zhuǎn)換策略，團隊將脂肪酸合成菌株轉(zhuǎn)化為3-羥基丙酸合成菌株，獲得了79.6g/L的3-羥基丙酸，為木質(zhì)纖維素生物煉制提供了新型高效的微生物平臺。研究團隊在前期改造多形漢遜酵母中，還實現(xiàn)了甲醇生物轉(zhuǎn)化高效合成脂肪酸（Nat. Metab.，2022）。這些工作有望為可再生原料生物轉(zhuǎn)化合成高附加值化學品奠定基礎(chǔ)。
相關(guān)研究成果以“Engineering co-utilization of glucose and xylose for chemical overproduction from lignocellulose”為題，于近日發(fā)表在《自然—化學生物學》（Nature Chemical Biology）上。該工作的共同第一作者是大連化物所副研究員高教琪和博士后禹偉，南京理工大學金明杰教授參與制備了纖維素水解液。上述工作得到了國家自然科學基金、大連化物所創(chuàng)新基金等項目的資助。（文/圖 高教琪）
