利用二氧化碳生物合成丙酮的新途径

973计划重大科学问题专栏，2012年04月06日

二氧化碳(CO2)既是重要的温室气体，又是宝贵的碳资源。若能创造出一系列新的人工细胞工厂，实现利用太阳能将CO2高效生物转化为石油基化学品，将为解决全球资源和能源问题开辟一条新路，对工业可持续发展具有重大意义。

丙酮是重要的有机溶剂和工业原料，是具有代表性的低值、大宗石化产品之一。我国每年的丙酮消耗量超过110万吨，其中一半以上依赖进口。天然蓝细菌可以通过光合作用固定CO2实现快速繁殖，但由于缺乏丙酮生物合成途径，并不能合成丙酮。在项目首席科学家马延和研究员指导下，中国科学院微生物研究所李寅研究员和周杰博士研究小组，在蓝细菌中将丙酮生物合成模块与光合固碳模块进行组装，创建了从CO2生物合成丙酮的新途径，实现了利用CO2生物合成化学品丙酮。

在这项工作中，研究人员首先设计了一条从CO2生物合成丙酮的代谢途径，然后对蓝细菌原有固碳模块进行优化、改变碳流，进而通过引入转乙酰模块和脱羧模块，实现了蓝细菌内源固碳模块和两个外源模块的有效衔接，使碳流延伸到丙酮，打通了从CO2到丙酮的生物合成通道。作为利用CO2生物合成酮类化合物的第一例，该工作不仅实现利用CO2生物合成丙酮从无到有的突破，其生物合成途径的设计思路以及模块组装和优化方法，也可为利用CO2生物合成更多大宗化学品提供参考。

该工作已经在线发表在Metabolic Engineering。

论文链接：Designing and creating a modularized synthetic pathway in cyanobacterium Synechocystis enables production of acetone from carbon dioxide

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