汉逊酵母高效合成木质纤维素中脂肪酸和3-羟基丙酸的示意图。
(记者孙大宁)中国科学院大连化学物理研究所研究员周在木质纤维素生物炼制方面取得新进展。该团队以多形汉逊酵母为宿主，通过强化木糖的同化和运输过程，同时利用葡萄糖和木糖，实现了木质纤维素的生物炼制高效合成脂肪酸和3-羟基丙酸。相关结果最近发表在《自然-化学生物学》上。
木质纤维素来源广泛，可再生，是木材和秸秆的主要结构成分。它可作为生物发酵和生化工业的原料，被认为是具有巨大潜力的第二代生物炼制原料。多形汉逊酵母具有天然木糖代谢、耐高温和高密度发酵的优势，有望成为木质纤维素生物炼制的优良宿主。
目前，在微生物利用纤维素水解液的过程中，存在葡萄糖抑制木糖利用的现象，制约了木质纤维素的生物转化效率。因此，实现六碳糖和五碳糖的高效同时利用，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。
通过加强木糖同化和转运的效率，研究团队实现了在不牺牲葡萄糖利用的情况下，同时利用葡萄糖和木糖。在葡萄糖和木糖模拟原料中，脂肪酸产量达到38.2g/L；在真正的木质纤维素水解物中，脂肪酸的产量达到7.0g/L..最终，借助代谢转化策略，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一种新型高效的微生物平台。研究团队还在多形汉逊酵母转化早期实现了甲醇的生物转化高效合成脂肪酸。
该研究有望为可再生原料的生物转化合成高附加值化学品奠定基础。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41589-023-01402-6
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