我國甲醇生產(chǎn)技術(shù)成熟，產(chǎn)能巨大，化學(xué)轉(zhuǎn)化可將甲醇一步轉(zhuǎn)化為短鏈烯烴等化學(xué)品和燃料，但是產(chǎn)品種類有限，特別難合成長鏈或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化學(xué)品。生物轉(zhuǎn)化具有條件溫和、過程綠色環(huán)保和產(chǎn)品種類豐富等優(yōu)點，通過代謝工程改造工業(yè)平臺微生物，實現(xiàn)生物轉(zhuǎn)化甲醇合成化學(xué)品，是國內(nèi)外的研究熱點。但是，目前經(jīng)過改造的工業(yè)平臺微生物仍然利用糖類作為主要碳源，甲醇僅作為輔助碳源，限制了甲醇生物轉(zhuǎn)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(tǒng)與合成生物技術(shù)研究團(tuán)隊和研究員孫際賓帶領(lǐng)的系統(tǒng)生物學(xué)中心研究團(tuán)隊合作，理性設(shè)計并構(gòu)建了高效利用甲醇的甲醇依賴型谷氨酸棒桿菌，實現(xiàn)轉(zhuǎn)化甲醇合成谷氨酸。通過阻斷戊糖磷酸途徑，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的必要條件，實現(xiàn)了甲醇依賴型菌株生長。由于甲醇利用速度與細(xì)胞生長速度正相關(guān)，通過適應(yīng)性進(jìn)化，大幅提高了菌株的生長速度和甲醇利用速度，甲醇：木糖利用比例達(dá)到3.83：1，13C標(biāo)記實驗表明代謝物中多至63%的碳來自甲醇，甲醇成為細(xì)胞生長代謝的主要碳源。通過抑制細(xì)胞壁合成，還實現(xiàn)了轉(zhuǎn)化甲醇合成谷氨酸。該研究為構(gòu)建可利用甲醇作為唯一碳源的工業(yè)平臺菌株，實現(xiàn)高效的甲醇生物轉(zhuǎn)化利用奠定了基礎(chǔ)。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院重點部署項目、中科院國際合作局對外合作重點項目、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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