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天津工业生物所在微生物电合成方面取得新进展

发布时间:2019-02-14 分类:新闻动态

  微生物电合成(Microbial electrosynthesis,MES) 技术是微生物利用电能作为还原力将CO2、葡萄糖或者其它底物还原合成为各种目标化学品的过程。随着温室气体CO2的过量排放,微生物电合成作为一种绿色可持续和有前途的生物固碳技术,越来越成为科学家们研究的热点。

  微生物电合成系统包括阳极(对电极),参比电极和阴极(工作电极)。阴极的电子在细胞内被转化为还原当量,可以为细胞内的一些合成反应比如CO2的固定,富马酸还原为丁二酸等提供还原力。近日,中国科学院天津工业生物技术研究所毕昌昊带领的代谢工程与合成生物技术研究团队和张学礼带领的微生物代谢工程研究团队进行合作,在微生物电合成技术方面取得重要进展,研究人员首先设计和搭建了以中性红(Neutral red)作为电子载体介导的微生物电合成平台,将来源于希瓦氏菌MR-1的电子传递途径相关的MtrABC膜蛋白复合体引入大肠杆菌,构建高电活性的大肠杆菌电能细胞并验证电活性;最后,把高电活性大肠杆菌运用到MES系统进行电合成反应,发现有利于更多的还原性产物(乳酸、乙醇)生成,然后把高电活性的大肠杆菌的电能细胞运用到带有固碳步骤的丁二酸合成途径中,以CO2和葡萄糖为底物完成电合成反应,发现丁二酸的转化率有了较大提高,进一步整合碳浓缩系统carbon-concentration mechanism (CCM),丁二酸转化率再次有了提高。本研究首次构建了大肠杆菌电能细胞工厂,为这项新技术的深度开发和最终应用奠定了基础。