氧化还原调控促进低碳生物合成

作     者：张延平 张天瑞 赵同心 赵秋伟 朱泰承 李寅 Yanping Zhang;Tianrui Zhang;Tongxin Zhao;Qiuwei Zhao;Taicheng Zhu;Yin Li

作者机构：中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室中国科学院微生物生理与代谢工程重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2023年第68卷第19期

页      面：2435-2445页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFC2103500) 国家自然科学基金(32270057,31970039)资助 

主　　题：氧化还原调控 辅因子工程 NADH/NADPH 低碳生物合成 生物制造 

摘      要：碳达峰、碳中和是我国提出的重要战略目标,时间紧、任务重,必须自主建立低碳发展路线.生物制造过程环境温和、具有低碳排放特征,可作为面向碳中和目标的重要技术手段和产业方向.但是大多数生物制造过程也会排放二氧化碳,开发低碳排放的生物制造路线需要创新思路和技术.创建新原料利用途径和新产品合成途径,不仅需要考虑生物代谢途径本身的活力,还需要考虑生物体内的氧化还原平衡和能量供给问题.尤其是二氧化碳、一氧化碳、甲酸等还原度较低的原料,其转化为生物质或其他多碳化合物的过程必须有还原力和(或)能量的净输入.设计创建氧化还原平衡的生物制造路线有助于提高生物途径效率,并尽可能提高原子经济性,从而减少生物制造过程的碳排放.本文从化学品碳原子还原度出发,分析限制目标产品生物合成的氧化还原不平衡问题,阐述了氧化还原平衡调控对微生物合成的重要性,概括了近年来从氧化还原平衡调控的角度开发生物制造细胞工厂的重要研究进展,探讨了面向低碳生物合成,尤其是一碳化合物生物转化中的氧化还原调控策略以及面临的挑战.