Дрожжевая клеточная фабрика превращает метанол в L-лактат для биоразлагаемых пластиков
Метанол — идеальное сырьё для биопроизводства. Превращение его в лактат, мономер для биоразлагаемого пластика, предлагает перспективную стратегию для решения проблемы «белого загрязнения». Однако создание микроорганизмов, производящих лактат из метанола, остаётся сложной задачей из-за токсичности метанола и сильной конкуренции между синтезом продукта и ростом клеток.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, команда под руководством профессора Чжоу Юнцзиня из Даляньского института химической физики Китайской академии наук совместно с профессором Фэй Цяном из Сианьского университета Цзяотун создала дрожжевую клеточную фабрику для производства L-лактата из метанола как единственного источника углерода и оценила коммерческий потенциал и воздействие на окружающую среду этого биопроцесса.
Исследователи значительно перестроили метаболизм дрожжей Ogataea polymorpha, чтобы обеспечить сверхпродукцию L-лактата из метанола, и обнаружили особый паттерн распределения кофакторов в метаболизме метанола.
На основе этого механизма регуляции кофакторов они разработали стратегии кофакторного инжиниринга и митохондриальной компартментализации, существенно усилив биосинтез L-лактата.
С помощью технико-экономического анализа и оценки жизненного цикла исследователи показали, что минимальная отпускная цена L-лактата, произведённого из метанола, составляет 2.29 доллара/кг при годовой мощности 18 500 тонн. Они также показали, что синтез 1 тонны L-лактата приводит к депонированию 7.29 тонн углерода, реализуя углерод-негативное производство.
Эти результаты демонстрируют экономическую и экологическую ценность производства CO2-производного L-лактата путём объединения химического и биологического катализа.
«Наша работа не только прокладывает путь для инжиниринга метаболизма метанола с целью производства лактата, но и показывает более широкое видение циркулярной экономики, устанавливая прямую связь между биоразлагаемыми пластиками и углеродной нейтральностью», — сказал профессор Чжоу.