我院工业微生物教育部工程研究中心祁峰课题组在低碳化合物的微生物同化研究领域取得新进展，相关研究工作以题目为“Integrated and enhanced coassimilation of formate and acetate for efficient utilization of lignocellulosic hydrolysate” 的论文于2024年2月发表在化学工程技术领域国际刊物《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》 （SCI一区，Top）。
木质纤维素是自然界中分布最广的一种可再生生物质，然而目前对于纤维素的有效利用仍然受到多种因素的限制。稀酸水解法被广泛认为是最常用的纤维素预处理方法，处理后的纤维素水解液中的还原糖可以被微生物直接利用。但是纤维素水解液中也会存在大量的抑制物比如低碳化合物甲酸盐(formate)和乙酸盐(acetate)，它们构成了木质纤维素水解液中主要的抑制化合物，阻碍了纤维素水解液作为碳源的有效利用。在这项研究中，课题组在重组大肠杆菌E. coli MG1655胞内引入外源来自Burkholderia multivorans的甲醛脱氢酶(BumFaldDH)和5-磷酸核酮糖(RuMP)途径，同时通过代谢工程改造，强化细胞内必要的辅因子NADPH和ATP的自我供给，实现了重组大肠杆菌对于较高浓度甲酸盐的同化并增强了细胞对于乙酸盐的同化。[13C]同位素标记分析表明，甲酸盐同化是经由异源RuMP途径发生的，而不是通过内源性甲酸盐同化机制。通过遗传修饰增加细胞内NADPH和ATP的可及度，同样提高了乙酸盐的同化能力。此外，课题组将这种低碳化合物同化策略整合到另一株高产L-色氨酸的重组大肠杆菌中，得到重组菌株FATrp16。当以木质纤维素水解液为唯一碳源时，FATrp16显示出对高浓度甲酸盐和乙酸盐同化效率的显著提升，同时在摇瓶培养中L-色氨酸的产量达到0.38 g/gDCW。这项工作为优化利用木质纤维素水解产物作为碳源合成高附加值目标化合物提供了研究依据。
福建师范大学生命科学学院和工业微生物教育部工程中心为第一通讯单位。我院工程中心祁峰教授，黄建忠教授，以及我院南方海洋研究中心何文锦副教授为本文的通讯作者。2020级硕士研究生晋豆和2021级硕士研究生包心茹为本文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系建设专项和福建省自然科学基金等项目的资助。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.3c07756