近日，大連化物所生物技術研究部合成微生物學研究組（1823組）周雍進研究員、高教琪副研究員團隊與西安交通大學費強教授團隊合作，在甲醇生物轉化研究中取得新進展。研究團隊在多形漢遜酵母中構建L-乳酸生物合成途徑，系統改造了酵母代謝以提高乳酸合成與甲醇利用的適配性，揭示了甲醇代謝與葡萄糖代謝的輔因子分配機制差異，并運用技術經濟性分析（TEA）和全生命周期評價（LCA），評估了以二氧化碳（CO2）來源的甲醇生物合成L-乳酸的工業化前景。
甲醇是極具潛力的一碳資源，可由煤炭、甲烷甚至CO2還原大量制備，改造微生物以甲醇為碳源合成化學品是實現“雙碳”目標的可行路徑之一。甲醇生物轉化合成乳酸，乳酸可進一步聚合為可降解塑料聚乳酸，聚乳酸可自然降解為CO2，從而建立碳循環經濟。然而，甲醇代謝與產物合成的競爭使甲基營養菌改造頗具挑戰。因此，系統改造甲醇代謝途徑，提高產物合成效率，是甲醇生物轉化研究中的關鍵瓶頸問題。
本研究以甲醇合成L-乳酸為目標，系統優化乳酸生物合成途徑，增強細胞的甲醇耐受性，并發現甲醇代謝中輔因子NADPH/NADP+高于NADH/NAD+。基于此，團隊嘗試了Ldh輔因子偏好性改造和線粒體區室化，使甲醇合成L-乳酸的產量提高1倍。在1 L生物反應器中，以CO2制備的甲醇為唯一碳源，L-乳酸產量達到25 g/L，轉化率達到0.22 g/g。TEA和LCA評估表明該路線在可持續化學品制造中具有潛力。
該工作以“Methanol biotransformation for the production of the biodegradable plastic monomer L-lactate in yeast”為題，發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。該工作的第一作者是大連化物所1823組已出站博士后禹偉和西安交通大學博士研究生張晨悅。以上工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家資助博士后研究人員計劃等項目的資助。
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