通过工程化大肠杆菌将生物基对二甲苯氧化成对苯二甲酸

KAIST研究人员建立了一种高效的生物催化系统，用对二甲苯(pX)生产对苯二甲酸(TPA)。它将使这种工业上重要的大宗化学品以更环保的方式提供。

研究小组开发了代谢工程化的大肠杆菌(大肠杆菌)，将pX生物转化为TPA，TPA是制造聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)所必需的化学品。这种生物催化系统代替了TPA生产的传统化学方法的更环保和更有效的替代方案。这项研究由着名的Sang Yup Lee教授领导，于5月31日在Nature Communications上发表。

研究小组利用代谢工程和合成生物学方法开发了一种重组微生物，可以利用微生物发酵将pX氧化成TPA。TPA是制造PET的全球重要化学品。它可用于制造塑料瓶，服装纤维，薄膜和许多其他产品。目前，TPA是通过工业上众所周知的化学工艺(典型的TPA产率超过95mol%)从pX氧化生产的，然而，这显示出在高温和高压下强烈的能量需求，重金属的使用等缺点。催化剂，以及不可避免的副产物形成4-羧基苯甲醛。

研究小组通过结合恶臭假单胞菌F1的上二甲苯降解途径和睾丸酮丛毛单胞菌T-2的低甲苯磺酸盐途径设计并构建了合成代谢途径，该途径在小规模培养中成功地从pX产生TPA，形成对甲苯甲酸(pTA)作为主要副产物。该团队通过使用合成生物学工具包进一步优化了途径基因表达水平，该工具包使最终工程化的大肠杆菌菌株显示出增加的TPA产生和完全消除副产物。

利用这种性能最佳的菌株，该团队设计了一个优雅的两相(水/有机)发酵系统，用于更大规模的TPA生产，其中pX在有机相中供应。通过多个优化步骤，该团队最终从8.8克pX生产了13.3克TPA，这表现出97摩尔%的非凡产率。

该团队开发了一种微生物生物技术应用，据报道，这是通过工程化大肠杆菌的微生物发酵从pX生物基生产TPA的第一个成功实例。这种基于生物的TPA技术具有几个优点，例如环境反应温度和压力，不使用重金属或其他有毒化学品，可以去除副产物，并且100%环保。

Lee教授说：“我们提出了有前景的生物技术，用于生产大量用于PET制造的商品化学TPA，通过代谢工程肠道细菌。我们的研究有意义，因为它证明了生物技术生产散装化学品的可行性，如果在扩大规模时可重现，它将代表碳氢化合物生物转化的突破。“

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。