近日，我所生物技术研究部合成微生物学研究组（1823组）周雍进研究员、高教琪副研究员团队与西安交通大学费强教授团队合作，在甲醇生物转化研究中取得新进展。研究团队在多形汉逊酵母中构建L-乳酸生物合成途径，系统改造了酵母代谢以提高乳酸合成与甲醇利用的适配性，揭示了甲醇代谢与葡萄糖代谢的辅因子分配机制差异，并运用技术经济性分析（TEA）和全生命周期评价（LCA），评估了以二氧化碳（CO2）来源的甲醇生物合成L-乳酸的工业化前景。
甲醇是极具潜力的一碳资源，可由煤炭、甲烷甚至CO2还原大量制备，改造微生物以甲醇为碳源合成化学品是实现“双碳”目标的可行路径之一。甲醇生物转化合成乳酸，乳酸可进一步聚合为可降解塑料聚乳酸，聚乳酸可自然降解为CO2，从而建立碳循环经济。然而，甲醇代谢与产物合成的竞争使甲基营养菌改造颇具挑战。因此，系统改造甲醇代谢途径，提高产物合成效率，是甲醇生物转化研究中的关键瓶颈问题。
本研究以甲醇合成L-乳酸为目标，系统优化乳酸生物合成途径，增强细胞的甲醇耐受性，并发现甲醇代谢中辅因子NADPH/NADP+高于NADH/NAD+。基于此，团队尝试了Ldh辅因子偏好性改造和线粒体区室化，使甲醇合成L-乳酸的产量提高1倍。在1 L生物反应器中，以CO2制备的甲醇为唯一碳源，L-乳酸产量达到25 g/L，转化率达到0.22 g/g。TEA和LCA评估表明该路线在可持续化学品制造中具有潜力。
该工作以“Methanol biotransformation for the production of the biodegradable plastic monomer L-lactate in yeast”为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。该工作的第一作者是我所1823组已出站博士后禹伟和西安交通大学博士研究生张晨悦。以上工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家资助博士后研究人员计划等项目的资助。（文/图 禹伟）
