我国学者在甲醇生物转化研究方面取得进展

　　

图 甲醇生物转化高效合成脂肪酸衍生物。(A) 改造毕赤酵母中将甲醇高效转化为脂肪酸衍生物的代谢示意图；（B）批式补料发酵中甲醇到脂肪酸合成过程；（C）批式补料发酵中甲醇到脂肪醇合成过程

　　在国家自然科学基金项目（批准号：21922812、22161142008）等资助下，中国科学院大连化学物理研究所周雍进研究员团队在甲醇生物转化领域取得新进展，相关研究成果以“改造毕赤酵母实现甲醇生物转化高效合成脂肪酸（Methanol biotransformation toward high-level production of fatty acid derivatives by engineering the industrial yeast Pichia pastoris）”为题，发表于2022年7月19日出版的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2201711119。

　　脂肪酸衍生物是一类含氧量低、能量密度高、富含碳氢元素的天然可再生资源，是油脂化工品、食品、材料等产品的基础原料。传统动、植物油脂产量有限，难以满足日益增长的需求，亟待发展油脂生产新技术。甲醇生物转化有望成为不依赖于耕地的脂肪酸供给路线，然而，微生物细胞中甲醇代谢复杂，难以实现其高效定向转化。周雍进团队在改造多形汉逊酵母将甲醇转化为脂肪酸时，发现甲醇毒性导致细胞死亡。在此研究中，对毕赤酵母进行了全局的优化改造，增加了前体与还原性辅酶的供应，并强化了甲醇同化过程，减少了甲醛与活性氧积累，显著提高了脂肪酸的产量，且毕赤酵母高产脂肪酸菌株在甲醇培养基中仍能正常生长。进一步发展了代谢切换策略，快速将脂肪酸生产菌株改造用于脂肪醇生产。最终改造菌株在1 L发酵罐中以甲醇为唯一碳源实现了23.4 g/L脂肪酸与2.0 g/L脂肪醇的产量（图）。

　　上述工作初步揭示了酵母中甲醇代谢调控规律以及代谢压力分子机制，为甲醇生物转化以及CO₂高值化转化应用提供了新思路。