我国科学家利用体外多酶系统实现纤维素完全转化

近日，中国科学院天津工业生物技术研究所游淳研究员团队在ACS catalysis杂志（IF=11.384）在线发表了题为“Stoichiometric Conversion of Cellulosic Biomass by in Vitro Synthetic Enzymatic Biosystems for Biomanufacturing”的研究论文。该研究采用体外合成生物学的手段，首次实现了纤维素化学计量的生物转化，为纤维素转化合成高附加值生物基化学品提供了全新的研究思路。

纤维素是地球上最丰富的可再生资源，是生产生物燃料和生物基化学品的重要原料，但纤维素预处理过程产生的糠醛类物质严重抑制了微生物发酵过程效率。体外多酶系统是模仿体内代谢途径，在体外组合一系列酶及辅酶构建复杂的生化反应网络，催化底物生成产物的新型绿色生物制造平台，已经被成功的应用到利用淀粉生产氢气、生物电、稀少糖等生物制造过程，但利用该系统高效转化纤维素合成高附加值化学品尚未实现。

针对这一国际难题，中国科学院天津工业生物技术研究所采用体外合成生物学手段，构建三个磷酸化酶组成的级联反应途径，将纤维多糖转化成高能磷酸化糖，在下游酶的催化转化作用下合成肌醇，肌醇的产率达到98%，接近化学计量的底物转化率，且该体外多酶系统可以直接利用高毒玉米秸秆水解液作为底物合成肌醇。该研究为纤维素的高值化利用提供了全新的研究思路。