IT之家 12 月 9 日消息，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究團隊繼 2022 年將二氧化碳還原合成葡萄糖和脂肪酸之后，在人工合成糖類衍生物領(lǐng)域又取得重要突破。
相關(guān)成果于 12 月 5 日發(fā)表在《Nature Catalysis》期刊上。
研究團隊利用合成生物學(xué)和代謝工程手段開發(fā)出酵母細(xì)胞平臺，將甲醇、乙醇、異丙醇等二氧化碳衍生的低碳化合物，轉(zhuǎn)換為葡萄糖、肌醇、氨基葡萄糖、蔗糖和淀粉等糖及糖衍生物。
科研團隊使用低碳化合物 C1-3 作為發(fā)酵原料，為微生物可持續(xù)生產(chǎn)食品及化學(xué)品提供了一種具有無限潛能的解決方案。
在該研究中，團隊首先通過分析酵母對不同低碳化合物的利用情況，構(gòu)建了更廣碳源范圍的酵母工廠。
團隊然后調(diào)控碳源的混合使用以及比例，進(jìn)一步提高了酵母細(xì)胞生長和葡萄糖產(chǎn)量。
科學(xué)團隊利用工程畢赤酵母，能夠高效地將甲醇（C1）轉(zhuǎn)化為葡萄糖，其搖瓶產(chǎn)量可達(dá)到每升 1.08 克，發(fā)酵罐產(chǎn)量達(dá)到了每升 13.41 克。
研究團隊以乙醇、甲醇、異丙醇和甘油為碳源，進(jìn)一步拓展了碳水化合物的多樣性，包括五碳糖木糖、木糖醇，六碳糖化合物肌醇、氨基葡萄糖，二糖化合物蔗糖和多糖化合物淀粉。
通過代謝工程手段和異源合成途徑的進(jìn)入，獲得工程酵母能成功地將低碳化合物轉(zhuǎn)化為單糖木糖、木糖醇、肌醇和氨基葡萄糖。其中肌醇和氨基葡萄糖的最高搖瓶產(chǎn)量分別達(dá)到了 228.71mg / L 和 69.99 mg / L。
除了單糖，研究人員還實現(xiàn)更高碳含量的二糖的合成。在該研究中，通過引入集胞藻的蔗糖合成途徑和強化內(nèi)源代謝流，獲得的工程菌株能高效地利用低碳化合物為碳源合成蔗糖，在此基礎(chǔ)上，通過表達(dá)蔗糖轉(zhuǎn)運蛋白，實現(xiàn)了蔗糖的分泌生產(chǎn)，其搖瓶產(chǎn)量可達(dá)到 1.17g / L，發(fā)酵產(chǎn)量可達(dá)到 25.41 g / L。
更令人興奮的是，研究人員實現(xiàn)了我們生活中方方面面都涉及到的淀粉的微生物合成，其重要性不言而喻。該研究通過引入兩條淀粉合成途徑和調(diào)控內(nèi)源糖原合成及降解途徑，打通了從低碳化合物合成淀粉的合成路徑，其搖瓶產(chǎn)量可達(dá)到 341.59mg / L。這些研究成果實現(xiàn)微生物的“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”。
IT之家附上論文參考地址：
Tang, H., Wu, L., Guo, S. et al. Metabolic engineering of yeast for the production of carbohydrate-derived foods and chemicals from C1–3 molecules. Nat Catal (2023). https://doi.org/10.1038/s41929-023-01063-7
Nature Catalysis | 二氧化碳衍生的低碳原料制備糧食化合物
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