“空气造淀粉”研究所再迎突破！我国实现从二氧化碳到糖的精准全合成

  据介绍，糖是人类生命活动及日常生活中重要物质，也是当今工业生物制造的关键原材料。迄今为止，人类对糖的获取主要依赖于植物类生物质资源。然而，这种传统的“二氧化碳-生物质资源-糖”的加工过程，受到植物光合作用能量转换效率限制；最重要的是，由于土地退化和短缺、生态系统退化、全球变暖导致的极端天气和自然灾害，依赖于糖类生物质资源的生产方式面临着原料供应安全和风险等问题。为解决这一系列问题，需要将这种传统制糖过程向非糖类生物质资源制造模式转变。
  中国科学院天津工业生物技术研究所功能糖与天然活性物质研究团队围绕上述问题和挑战，基于碳素缩合、异构、脱磷等酶促反应，与中国科学院大连化学物理研究所合作，建立了化学-酶级联转化二氧化碳合成己糖人工合成途径，通过酶分子改造技术提升了天然酶活性、底物特异性等催化性能，构建了碳一-碳三-碳六三个功能模块，通过模块化组装，体外实现了精准控制合成不同结构与功能的己糖，其转化率高于传统植物光合作用。同时，产物浓度和碳-糖转化速率高于已公开报道的化学法合成糖、电化学-酵母发酵耦联法合成糖等人工制糖方法。
  该研究所构建的糖人工合成系统可进一步耦联其他酶促生物化学反应，制备结构多样的糖分子及其衍生物。因此，研究成果建立了一种从二氧化碳、甲醇、甲醛等碳一化合物合成己糖方法，实现了较高转化效率与精准可控构型的已糖人工合成，将为从非生物质原料转化形成多样性的人工糖产物提供一种可能性。

  该研究获得到国家自然科学基金、天津市合成生物技术创新能力提升行动、中国科学院青年创新促进会等项目的支持，相关研究结果近期发表于 Science Bulletin 期刊。天津工业生物所杨建刚副研究员、宋皖博士、蔡韬研究员为论文的共同第一作者，孙媛霞研究员与马延和研究员为论文的共同通讯作者。