我國甲醇生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)能巨大，化學(xué)轉化可將甲醇一步轉化為短鏈烯烴等化學(xué)品和燃料，但是產(chǎn)品種類(lèi)有限，特別難合成長(cháng)鏈或結構復雜的化學(xué)品。生物轉化具有條件溫和、過(guò)程綠色環(huán)保和產(chǎn)品種類(lèi)豐富等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)代謝工程改造工業(yè)平臺微生物，實(shí)現生物轉化甲醇合成化學(xué)品，是國內外的研究熱點(diǎn)。但是，目前經(jīng)過(guò)改造的工業(yè)平臺微生物仍然利用糖類(lèi)作為主要碳源，甲醇僅作為輔助碳源，限制了甲醇生物轉化利用。
近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員鄭平帶領(lǐng)的系統與合成生物技術(shù)研究團隊和研究員孫際賓帶領(lǐng)的系統生物學(xué)中心研究團隊合作，理性設計并構建了高效利用甲醇的甲醇依賴(lài)型谷氨酸棒桿菌，實(shí)現轉化甲醇合成谷氨酸。通過(guò)阻斷戊糖磷酸途徑，引入核酮糖單磷酸甲醇利用途徑，使甲醇-木糖共利用成為菌株生長(cháng)的必要條件，實(shí)現了甲醇依賴(lài)型菌株生長(cháng)。由于甲醇利用速度與細胞生長(cháng)速度正相關(guān)，通過(guò)適應性進(jìn)化，大幅提高了菌株的生長(cháng)速度和甲醇利用速度，甲醇：木糖利用比例達到3.83：1，13C標記實(shí)驗表明代謝物中多至63%的碳來(lái)自甲醇，甲醇成為細胞生長(cháng)代謝的主要碳源。通過(guò)抑制細胞壁合成，還實(shí)現了轉化甲醇合成谷氨酸。該研究為構建可利用甲醇作為唯一碳源的工業(yè)平臺菌株，實(shí)現高效的甲醇生物轉化利用奠定了基礎。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院重點(diǎn)部署項目、中科院國際合作局對外合作重點(diǎn)項目、天津市青年拔尖人才計劃和天津市特支計劃項目的支持，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在期刊Metabolic Engineering上。天津工生所博士生Philibert Tuyishime和助理研究員王鈺為論文的共同第一作者。
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