人民網(wǎng)天津8月17日電 （記者孫一凡）記者從中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所獲悉，該所研究人員成功構(gòu)建了靈活性、高效性及多功能性的人工生物系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多種己糖從頭精準(zhǔn)合成，解決了糖分子立體結(jié)構(gòu)可控的難題，為擺脫自然合成途徑、利用二氧化碳創(chuàng)造多樣的糖世界提供了可能。研究成果于8月16日在國(guó)內(nèi)刊物《科學(xué)通報(bào)》發(fā)表。

糖是人類(lèi)生命活動(dòng)及日常生活中的重要物質(zhì)，也是當(dāng)今工業(yè)生物制造的關(guān)鍵原材料。己糖是在自然界廣泛分布、與機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝最為密切的糖的統(tǒng)稱(chēng)。迄今為止，人類(lèi)對(duì)糖的獲取主要依賴于植物類(lèi)生物質(zhì)資源。然而，這種傳統(tǒng)的“二氧化碳－生物質(zhì)資源－糖”的加工過(guò)程，受到植物光合作用能量轉(zhuǎn)換效率限制。最重要的是，由于土地退化和短缺、生態(tài)系統(tǒng)退化、全球變暖導(dǎo)致的極端天氣和自然災(zāi)害，依賴于糖類(lèi)生物質(zhì)資源的生產(chǎn)方式面臨著原料供應(yīng)安全和風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。為解決這一系列問(wèn)題，需要將這種傳統(tǒng)制糖過(guò)程向非糖類(lèi)生物質(zhì)資源制造模式轉(zhuǎn)變。

中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員楊建剛介紹，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了人工轉(zhuǎn)化二氧化碳從頭精準(zhǔn)合成糖技術(shù)，基于碳素縮合、異構(gòu)、脫磷等酶促反應(yīng)，與中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所科研團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)構(gòu)建化學(xué)-酶耦聯(lián)的非天然轉(zhuǎn)化途徑，工程化設(shè)計(jì)改造酶蛋白分子的催化特性，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)控制合成不同結(jié)構(gòu)與功能的己糖，其碳轉(zhuǎn)化率高于傳統(tǒng)植物光合作用，同時(shí)高于已報(bào)道的化學(xué)法制糖以及電化學(xué)-生物學(xué)耦聯(lián)的人工制糖方法，是目前人工制糖路線中碳轉(zhuǎn)化效率的最高水平。

該研究成果是在二氧化碳合成淀粉基礎(chǔ)上的一個(gè)重大突破，顛覆了依賴糖生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化制備復(fù)雜糖分子的范式，提供了一種靈活的、可拓展的糖制造模式，可獲得自然界含量稀少的功能糖分子，從而拓展應(yīng)用范圍。所獲得糖可作為原料應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，還可作為工業(yè)生物制造關(guān)鍵原材料合成其他化學(xué)品，進(jìn)一步滿足人類(lèi)的其他物質(zhì)需求，從而為負(fù)碳物質(zhì)合成提供原料供給。

楊建剛表示，研究成果實(shí)現(xiàn)了人工精準(zhǔn)合成己糖技術(shù)路線突破，但距離工業(yè)化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，仍需要解決相關(guān)科學(xué)與工程技術(shù)問(wèn)題。

分享讓更多人看到