中科院天津工业生物所郑平研究员和孙际宾研究员的团队合作，理性设计并构建了高效利用甲醇的甲醇依赖型谷氨酸棒杆菌，实现转化甲醇合成谷氨酸。其中，甲醇利用相关基因由金唯智合成，是构建甲醇生物利用途径的基础。该研究已发表在代谢工程顶级期刊Metabolic Engineering杂志。

人工甲醇生物转化研究取得的此项新进展，不仅将填补我国甲醇难合成长链或结构复杂的化学品的空白，还能缓解我国甲醇供需巨大缺口的问题。金唯智有幸邀请了论文的第一作者——助理研究员王钰，为我们逐步解析该研究的思路。为使工业微生物菌株获得利用甲醇作为主要碳源的能力，作者采用了代谢工程与适应性进化相结合的手段。

首先，阻断细菌的戊糖磷酸途径，引入外源的木糖利用途径，获得依赖核糖和木糖共利用的菌株;

其次，通过适应性进化，提高细菌共利用核糖和木糖的生长速度，为下一步甲醇生物利用做好准备;

第三，引入外源的甲醇脱氢酶基因和核酮糖单磷酸甲醇利用途径，获得依赖甲醇和木糖共利用的菌株;

最后，由于甲醇利用速度与细胞生长速度正相关，通过适应性进化，提高菌株的生长速度和甲醇利用速度。

甲醇依赖型谷氨酸棒杆菌构建示意图

利用该策略构建的甲醇依赖型菌株，甲醇:木糖利用比例达到3.83:1，13C标记实验表明代谢物中多至63%的碳来自甲醇，甲醇成为细胞生长代谢的主要碳源。通过抑制细胞壁合成，还实现了转化甲醇合成谷氨酸。该研究为构建可利用甲醇作为唯一碳源的工业平台菌株，实现高效的甲醇生物转化利用奠定了基础。

甲醇依赖型谷氨酸棒杆菌利用13C标记甲醇合成生物质

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717618302520