背景 · 挑战
由于化石资源的不可再生性及其开采过程存在的环境污染问题，利用生物质资源转化生物质燃料及化学品，符合现阶段国家“碳中和”的能源政策。生物丁醇以其较高能量值、低腐蚀性等优势，被认为是替代化石燃料的最佳选择之一；然而传统的产溶剂梭菌发酵过程面临着过多副产物，高附加值产物转化效率低的等问题，严重阻碍了大规模工业化进程。
对此，态创生物科技有限公司研究团队利用野生型菌株Clostridium sp. WK天然代谢通路的优势，通过减少副产物、提高转化效率的方式建立一种高效且经济的体系，以期促进生物基化合物产业化的发展。基于此，团队搭建了基于菌株WK的代谢工程改造平台，通过消除其副产物，使碳代谢流更多流向混合醇，提升高附加值产品的转化效率。
首先，利用工程改造导入异源乙酰乳酸脱羧酶基因(alsD)基因，实现在维持细胞内氧化还原平衡与降低丙酮的同时，实现2,3-丁二醇的合成。工程菌WK::alsD在以30 g/L葡萄糖为底物时，在发酵终点可产生740 mg/L的2,3-丁二醇，与野生菌相比，其丙酮产量下降了20.5%。
其次，团队通过导入二级醇脱氢酶基因(adh)也可以实现将副产物丙酮进一步转化为异丙醇。在以60g/L葡萄糖为底物进行分批发酵时，工程菌WK::adh在72h可产生4.38 g/L的异丙醇。与野生菌相比，丙酮产量显著下降了95.1%，但不影响丁醇的产量，大大提升高附加值产品的转化效率。
本研究相关成果不仅提供了一种微生物代谢工程中的探索思路，也为利用不同廉价底物转化为多种高附加值的生物基化学品，提升终端产品的价值提供理论基础和数据支持。
吴奕瑞，香港城市大学微生物学博士，新加坡国立大学博士后，曾任汕头大学教授、悉尼科技大学访问教授，现已全职加入态创生物，在微生物代谢工程及高附加值生物基产品的生物转化方面获得一系列创新成果。以第一或通讯作者在Bioresource Technology，Science of the Total Environment等国际顶级期刊发表论文30余篇，主持国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广东省“杨帆计划”人才项目等10余项。
吴奕瑞教授将出席Bio-based 2022 青年科学家论坛（中国·宁波），分享《工程改造新型产醇梭菌实现转化高附加值生物基化学品的过程》，共探合成生物学技术开发化学品，欢迎交流。
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