UNIST团队培育耐甲醇微生物菌株,或提升可持续生物制造经济性

韩国蔚山科学技术院(UNIST)一支研究团队培育出一种可在高浓度甲醇环境中快速生长的微生物菌株。研究人员表示,该成果为以微生物工艺推动可持续生物制造提供了新的基础平台,并推动甲醇生物炼制系统的实际应用进程。

上述研究发表在《生物工程学杂志》(Journal of Biological Engineering)。论文由UNIST能源与化学工程学院金东赫教授团队完成。研究团队采用适应性实验室进化(ALE)方法获得耐甲醇菌株,在高甲醇条件下的增殖速度约为传统菌株的1.7倍。

研究团队介绍,C1生物炼制旨在利用含单碳原子(C1)的分子作为微生物碳源,生产传统上依赖化石燃料的塑料和化学品。甲醇因成本较低且便于储存与运输,被视为具有吸引力的原料之一。

在实验表现方面,新菌株在甲醇体积分数2.5%的条件下仍保持较强生长能力,而典型微生物在该浓度下通常会出现生长抑制。研究人员指出,在较高底物浓度下实现快速生长,是提升生物炼制工艺经济可行性的关键因素之一。

在培育路径上,团队通过逐步提高培养体系中的甲醇浓度,筛选能够在各阶段存活并适应的微生物群体,经过多代培养获得耐受性增强的菌株。

基因组分析显示,metY与kefB两个基因出现反复突变。研究团队称,metY与蛋氨酸生物合成及有毒副产物解毒相关;kefB则可通过钾离子外排影响细胞能量消耗。功能验证结果表明,metY突变有助于抑制有毒化合物形成,kefB变化提升能量保存能力,两者共同促进甲醇耐受性提高。

第一作者李圭民表示,识别这些基因突变为后续设计高性能耐甲醇微生物菌株提供了依据,有助于更快开发工程菌株并减少依赖长期进化筛选。金东赫称,该成果有望降低生物塑料和有机酸等产品的生产成本并提高产量,从而提升可持续生产的经济可行性。


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