我國(guó)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(lèi)有限，特別難合成長(zhǎng)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(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(tái)微生物，實(shí)現(xiàn)生物轉(zhuǎn)化甲醇合成化學(xué)品，是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。但是，目前經(jīng)過(guò)改造的工業(yè)平臺(tái)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(zhuǎn)化利用。
近日，中國(guó)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(duì)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(duì)合作，理性設(shè)計(jì)并構(gòu)建了高效利用甲醇的甲醇依賴(lài)型谷氨酸棒桿菌，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)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(zhǎng)的必要條件，實(shí)現(xiàn)了甲醇依賴(lài)型菌株生長(zhǎng)。由于甲醇利用速度與細(xì)胞生長(zhǎng)速度正相關(guān)，通過(guò)適應(yīng)性進(jìn)化，大幅提高了菌株的生長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)表明代謝物中多至63%的碳來(lái)自甲醇，甲醇成為細(xì)胞生長(zhǎng)代謝的主要碳源。通過(guò)抑制細(xì)胞壁合成，還實(shí)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(tái)菌株，實(shí)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(guó)家自然科學(xué)基金、中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、中科院國(guó)際合作局對(duì)外合作重點(diǎn)項(xiàng)目、天津市青年拔尖人才計(jì)劃和天津市特支計(jì)劃項(xiàng)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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