研究核心突破 - 山东大学祁庆生团队在《Metabolic Engineering》发表论文，成功构建了一条非经典还原TCA途径，用于在解酯耶氏酵母中高效合成丁二酸 [2] - 该研究旨在解决传统rTCA途径在酵母中因NADH供应不足导致的氧化还原失衡问题，从而提升丁二酸生物合成的转化率 [3][5] 技术路径与创新 - 团队提出非经典rTCA途径，利用内源酶YlAAT和异源酶AAL，将草酰乙酸经天冬氨酸转化为富马酸，绕过了NADH依赖的苹果酸脱氢酶步骤 [5] - 通过表达NADPH依赖的谷氨酸脱氢酶YlGDH，形成铵合成与利用循环，推动反应向富马酸合成方向进行，并针对性减少副产物积累 [5] - 该Nc-rTCA途径理论上具有普适可扩展性，为其他生物基C4-二羧酸的工业化生产提供了平台 [6] 发酵性能与成果 - 获得的工程菌株Ncr12在5-L发酵罐中以葡萄糖为碳源，丁二酸产量达98.16 g/L，转化率为0.91 g/g葡萄糖，创下酵母中以葡萄糖生产丁二酸的**最高转化率**纪录 [6] - 使用非粮廉价原料时，以粗甘油为碳源，丁二酸产量为117.74 g/L，转化率为0.74 g/g甘油；以木质纤维素为碳源，产量为74.34 g/L，转化率为0.98 g/g葡萄糖，均为酵母中对应碳源的**最高转化率** [6] 行业应用与价值 - 丁二酸是重要的平台化合物，可用于合成1,4-丁二醇、四氢呋喃、聚丁二酸丁二醇酯等产品，在化工及可降解塑料领域价值显著 [3] - 解酯耶氏酵母因其优异的耐酸性和对低成本原料的兼容性，被视为丁二酸生物合成的潜力宿主 [3] - 该研究为使用非粮廉价原料进行高价值化学品生产提供了高效技术路径，有助于推动生物制造产业发展 [6]