甲醇作為一種替代碳源，與現(xiàn)有發(fā)酵原料相比，具有來源豐富、價(jià)格低廉、還原性高等優(yōu)勢。因此，研究甲醇生物轉(zhuǎn)化技術(shù)，發(fā)展基于甲醇的生物制造產(chǎn)業(yè)，具有重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。甲醇氧化生成甲醛是甲醇生物轉(zhuǎn)化的第一步，也是限速步驟。提高甲醇氧化速度，同時(shí)避免高**中間物甲醛的積累，是提高甲醇生物轉(zhuǎn)化速度的關(guān)鍵。
近日，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所研究員鄭平帶領(lǐng)的系統(tǒng)與合成生物技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)和研究員孫際賓帶領(lǐng)的系統(tǒng)生物學(xué)中心研究團(tuán)隊(duì)合作，理性設(shè)計(jì)并構(gòu)建了核酮糖單磷酸甲醇利用途徑關(guān)鍵酶的融合蛋白，提高了甲醇到關(guān)鍵代謝中間物果糖-6-磷酸（F6P）的轉(zhuǎn)化速度。研究人員對不同來源的NAD+依賴型甲醇脫氫酶（Mdh）、3-己酮糖-6-磷酸合成酶（Hps）和6-磷酸-3-己酮糖異構(gòu)酶（Phi）進(jìn)行了活性篩選，擇優(yōu)構(gòu)建了雙功能融合蛋白（Mdh-Hps和Hps-Phi）和三功能融合蛋白（Mdh-Hps-Phi），并評估了不同長度柔性linker對融合蛋白催化效率的影響。融合蛋白的甲醇氧化活性提高了4.8倍，F(xiàn)6P生成速度提高了30%。動(dòng)態(tài)光散射和透射電鏡分析表明，蛋白融合表達(dá)改變了蛋白的聚體狀態(tài)，形成了較大的組裝體，進(jìn)而可能影響了催化活性。該研究為解決甲醛**及提高甲醇生物轉(zhuǎn)化速度提供了有效策略。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院重點(diǎn)部署項(xiàng)目、中科院國際合作局對外合作重點(diǎn)項(xiàng)目、天津市青年拔尖人才計(jì)劃和天津市特支計(jì)劃項(xiàng)目的支持，相關(guān)研究成果已經(jīng)發(fā)表在期刊ChemBioChem上。天津工生所和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生凡立穩(wěn)、天津工生所助理研究員王鈺為論文的共同第一作者，天津工生所技術(shù)支撐中心工程師翟歡歡為透射電鏡分析提供了幫助。
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