微生物可以促进绿色生物制造

由劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州大学伯克利分校领导的研究小组认为，他们的工作可以为“可持续生物化学提供一条强有力的途径”。

最近在自然这一进展利用细菌将天然酶促反应与一种被称为“碳烯转移反应”的新自然反应结合起来。研究小组认为，这项工作有朝一日可能有助于减少工业排放，因为它为通常依赖化石燃料的化学制造过程提供了可持续的替代方案。

“我们在这篇论文中展示的是，我们可以在细菌细胞内通过这种反应合成一切物质——从天然酶到碳烯。该研究的首席研究员、美国能源部首席执行官杰伊·凯斯林说:“你只需要添加糖，细胞就会完成其余的工作。联合生物能源研究所．

碳烯是一种高活性的碳基化学物质，可用于许多不同类型的反应。几十年来，科学家们一直希望将二氧化碳反应用于燃料和化学品的制造，以及药物的发现和合成。

但是这些过程只能通过试管小批量进行，并且需要昂贵的化学物质来驱动反应。

在这项新研究中，研究人员用一种链霉菌工程菌株可以产生的天然产物取代了昂贵的化学反应物。因为细菌利用糖通过细胞代谢产生化学产物，“这项工作使我们能够在没有有毒溶剂或有毒气体的情况下进行化学合成，”第一作者说黄精他是伯克利实验室Keasling实验室的博士后研究员。

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黄说:“这种生物过程比现在合成化学物质的方式更环保。”

在JBEI的实验中，研究人员观察了工程细菌代谢并将糖转化为碳前体和烯烃底物的过程。这种细菌还表达了一种进化的P450酶，这种酶可以利用这些化学物质产生环丙烷，这种高能分子可能被用于新型生物活性化合物和先进生物燃料的可持续生产。

“我们现在可以在细菌细胞内进行这些有趣的反应，”Keasling说，并补充说，细胞产生所有的试剂和辅因子，使反应可大规模生产。

伯克利实验室(Berkeley Lab)的研究人员表示，近50%的温室气体排放是由二氧化碳造成的来自化工、钢铁和水泥的生产。将全球变暖控制在比工业化前水平高1.5℃以内，需要在2030年之前将温室气体排放量大幅减少一半政府间气候变化专门委员会最近的一份报告发现。

黄说，虽然这种完全集成的系统可以用于许多碳供体分子和烯烃底物，但它还没有准备好商业化。

“每一个新的进步，都需要有人迈出第一步。在科学领域，你可能需要数年才能取得成功。但是你必须继续努力——我们不能放弃。我希望我们的工作能激励其他人继续寻找更环保、可持续的生物制造解决方案。”

这项工作得到了美国能源部科学办公室和美国能源部生物与环境研究办公室的支持。国家科学基金会提供了额外的支持。