我國科學(xué)家利用體外多酶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)纖維素完全轉(zhuǎn)化

近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所游淳研究員團(tuán)隊(duì)在ACS catalysis雜志（IF=11.384）在線發(fā)表了題為“Stoichiometric Conversion of Cellulosic Biomass by in Vitro Synthetic Enzymatic Biosystems for Biomanufacturing”的研究論文。該研究采用體外合成生物學(xué)的手段，首次實(shí)現(xiàn)了纖維素化學(xué)計(jì)量的生物轉(zhuǎn)化，為纖維素轉(zhuǎn)化合成高附加值生物基化學(xué)品提供了全新的研究思路。

纖維素是地球上最豐富的可再生資源，是生產(chǎn)生物燃料和生物基化學(xué)品的重要原料，但纖維素預(yù)處理過程產(chǎn)生的糠醛類物質(zhì)嚴(yán)重抑制了微生物發(fā)酵過程效率。體外多酶系統(tǒng)是模仿體內(nèi)代謝途徑，在體外組合一系列酶及輔酶構(gòu)建復(fù)雜的生化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，催化底物生成產(chǎn)物的新型綠色生物制造平臺(tái)，已經(jīng)被成功的應(yīng)用到利用淀粉生產(chǎn)氫氣、生物電、稀少糖等生物制造過程，但利用該系統(tǒng)高效轉(zhuǎn)化纖維素合成高附加值化學(xué)品尚未實(shí)現(xiàn)。

針對(duì)這一國際難題，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所采用體外合成生物學(xué)手段，構(gòu)建三個(gè)磷酸化酶組成的級(jí)聯(lián)反應(yīng)途徑，將纖維多糖轉(zhuǎn)化成高能磷酸化糖，在下游酶的催化轉(zhuǎn)化作用下合成肌醇，肌醇的產(chǎn)率達(dá)到98%，接近化學(xué)計(jì)量的底物轉(zhuǎn)化率，且該體外多酶系統(tǒng)可以直接利用高毒玉米秸稈水解液作為底物合成肌醇。該研究為纖維素的高值化利用提供了全新的研究思路。