合成生物催化剂摘自:https://doi.org/10.1038/s41467-022-32744-9 

甲醇具有高可用性和能量密度,是理想的基础化学品,有望成为生物技术行业中替代糖的替代底物。它可以由 CO 2或甲烷生产,其用途不与食品和动物饲料生产竞争。然而,目前用于甲醇增值的生物技术选择有限,这阻碍了其广泛采用。近日,苏黎世联邦理工学院的Julia A. Vorholt等人将工业平台生物大肠杆菌转化为合成甲基营养菌,通过节能核酮糖单磷酸循环同化甲醇。该研究发表在nature communications:Generation of an Escherichia coli strain growing on methanol via the ribulose monophosphate cycle

大肠杆菌菌株能够通过核酮糖单磷酸(ribulose monophosphate cycle, RuMP)循环在甲醇作为碳和能量的唯一来源上生长。作者选择了以质粒的形式异源表达基因mdh编码甲醇脱氢酶hps(编码3-己酮糖 6-磷酸合酶phi(编码6-磷酸 3-己酮异构酶),敲除frmA(编码S-(羟甲基)谷胱甘肽脱氢酶)和tpiA(编码磷酸丙糖异构酶)的甲醇依赖性菌株作为起始菌株为了将依赖甲醇的大肠杆菌菌株转化为完全甲基营养生物,在连续恒化器培养菌株超过250代作者通过13C同位素示踪分析证明了甲醇和生物质形成的增长仅来自单碳源并以约8小时的倍增时间生长。此外,作者使用多组学方法和生化测定表征了合成的甲基营养大肠杆菌以及它的进化轨迹。根据计算模型,甲基营养型大肠杆菌菌株通过上调改进的甲醇脱氢酶、增加核酮糖单磷酸循环活性、通过 Entner-Doudoroff途径引导碳通量和下调三羧酸循环酶来优化甲醇氧化。该研究为高效利用甲醇作为主要的碳和能源资源奠定了基础。

(朱娇 摘译)


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