研究团队在木质纤维素生物炼制方面取得新进展

 

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近日，我所合成微生物学研究组（1823组）周雍进研究员团队在木质纤维素生物炼制方面取得新进展。研究团队以多形汉逊酵母为宿主，通过强化木糖同化与转运过程同步利用了葡萄糖与木糖，实现了木质纤维素生物炼制高效合成脂肪酸和3-羟基丙酸。

木质纤维素来源广泛且可再生，被认为是极具潜力的第二代生物炼制原料。然而，在微生物利用纤维素水解液过程中存在葡萄糖抑制木糖利用现象，制约了木质纤维素生物转化效率。因此，实现六碳糖和五碳糖高效同步利用是提高木质纤维素生物炼制效率、降低生产成本的关键技术环节。

多形汉逊酵母具有天然木糖代谢、耐高温以及高密度发酵等优势，有望成为木质纤维素生物炼制的优良宿主。本工作中，研究团队通过强化木糖同化与转运效率，在不牺牲葡萄糖利用的前提下，实现了葡萄糖与木糖同步利用，在葡萄糖与木糖模拟物料中，脂肪酸产量达到38.2g/L；在真实木质纤维素水解液中，脂肪酸产量达到7.0g/L；最终，借助代谢转换策略，团队将脂肪酸合成菌株转化为3-羟基丙酸合成菌株，获得了79.6g/L的3-羟基丙酸，为木质纤维素生物炼制提供了新型高效的微生物平台。研究团队在前期改造多形汉逊酵母中，还实现了甲醇生物转化高效合成脂肪酸（Nat. Metab.，2022）。这些工作有望为可再生原料生物转化合成高附加值化学品奠定基础。

相关研究成果以“Engineering co-utilization of glucose and xylose for chemical overproduction from lignocellulose”为题，于近日发表在《自然—化学生物学》（Nature Chemical Biology）上。该工作的共同第一作者是我所1823组副研究员高教琪和博士后禹伟，南京理工大学金明杰教授参与制备了纤维素水解液。上述工作得到了国家自然科学基金、我所创新基金等项目的资助。（文/图 高教琪）

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41589-023-01402-6

（原标题：我所实现木质纤维素生物炼制高效合成脂肪酸和3－羟基丙酸）