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糖是人類生命活動及日常生活中重要物質(zhì)，也是當今工業(yè)生物制造的關(guān)鍵原材料。迄今為止，人類對糖的獲取主要依賴于植物類生物質(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、全球變暖導致的極端天氣和自然災害，依賴于糖類生物質(zhì)資源的生產(chǎn)方式面臨著原料供應安全和風險等問題。為解決這一系列問題，需要將這種傳統(tǒng)制糖過程向非糖類生物質(zhì)資源制造模式轉(zhuǎn)變。?
中國科學院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所功能糖與天然活性物質(zhì)研究團隊圍繞上述問題和挑戰(zhàn)，基于碳素縮合、異構(gòu)、脫磷等酶促反應，與中國科學院大連化學物理研究所合作，建立了化學-酶級聯(lián)轉(zhuǎn)化二氧化碳合成己糖人工合成途徑，通過酶分子改造技術(shù)提升了天然酶活性、底物特異性等催化性能，構(gòu)建了碳一-碳三-碳六三個功能模塊，通過模塊化組裝，體外實現(xiàn)了精準控制合成不同結(jié)構(gòu)與功能的己糖，其轉(zhuǎn)化率高于傳統(tǒng)植物光合作用。同時，產(chǎn)物濃度和碳-糖轉(zhuǎn)化速率高于已公開報道的化學法合成糖、電化學-酵母發(fā)酵耦聯(lián)法合成糖等人工制糖方法。本研究所構(gòu)建的糖人工合成系統(tǒng)可進一步耦聯(lián)其他酶促生物化學反應，制備結(jié)構(gòu)多樣的糖分子及其衍生物。因此，研究成果建立了一種從二氧化碳、甲醇、甲醛等碳一化合物合成己糖方法，實現(xiàn)了較高轉(zhuǎn)化效率與精準可控構(gòu)型的已糖人工合成，將為從非生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化形成多樣性的人工糖產(chǎn)物提供一種可能性。?
該研究獲得到國家自然科學基金、天津市合成生物技術(shù)創(chuàng)新能力提升行動、中國科學院青年創(chuàng)新促進會等項目的支持，相關(guān)研究結(jié)果近期發(fā)表于Science Bulletin期刊。天津工業(yè)生物所楊建剛副研究員、宋皖博士、蔡韜研究員為論文的共同第一作者，孫媛霞研究員與馬延和研究員為論文的共同通訊作者。?
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