我國甲醇生產技術成熟，產能巨大，化學轉化可將甲醇一步轉化為短鏈烯烴等化學品和燃料，但是產品種類有限，特別難合成長鏈或結構復雜的化學品。生物轉化具有條件溫和、過程綠色環保和產品種類豐富等優點，通過代謝工程改造工業平臺微生物，實現生物轉化甲醇合成化學品，是國內外的研究熱點。但是，目前經過改造的工業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，限制了甲醇生物轉化利用。
甲醇依賴型谷氨酸棒桿菌構建示意圖
近日，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員鄭平帶領的系統與合成生物技術研究團隊和研究員孫際賓帶領的系統生物學中心研究團隊合作，理性設計并構建了高效利用甲醇的甲醇依賴型谷氨酸棒桿菌，實現轉化甲醇合成谷氨酸。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，實現了甲醇依賴型菌株生長。由于甲醇利用速度與細胞生長速度正相關，通過適應性進化，大幅提高了菌株的生長速度和甲醇利用速度，甲醇：木糖利用比例達到3.83：1，13C標記實驗表明代謝物中多至63%的碳來自甲醇，甲醇成為細胞生長代謝的主要碳源。通過抑制細胞壁合成，還實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平臺菌株，實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，相關研究成果已經發表在期刊Metabolic Engineering上。
甲醇依賴型谷氨酸棒桿菌利用13C標記甲醇合成生物質
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