甲醇耐受突破10%，华南理工创纪录中国科学报

近日，华南理工大学生物科学与工程学院教授韩双艳团队通过系统性改造毕赤酵母甘油磷脂代谢通路，成功构建甲醇耐受性达10%以上的工程菌株S33，创下目前微生物甲醇耐受性的最高纪录。相关成果发表于《自然-合成》。

甲醇高耐受毕赤酵母菌株S33的工程改造原理。研究团队供图

甲醇作为可由二氧化碳、生物质转化而来的可再生一碳原料，是替代粮食碳源的理想选择。但高浓度甲醇会破坏微生物细胞膜结构并引发氧化损伤，此前传统改造策略仅能将微生物甲醇耐受上限提升至1%-5%，难以满足工业化发酵生产对高效低成本的需求。

论文第一作者、华南理工大学博士生王帅介绍，团队在国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目资助下，系统解析了高浓度甲醇胁迫下毕赤酵母的死亡路径，发现细胞膜甘油磷脂代谢发生显着重塑，膜稳态维持是突破耐受极限的关键。

据此，团队协同过表达PET2、PSA、0178、0267四个关键基因，获得工程菌株S33。该菌株可在10%-13%甲醇环境中稳定存活，单次甲醇添加量最高可达16%。由于高浓度甲醇形成天然抑菌环境，在无严格灭菌的补料分批发酵条件下，S33的脂质产量达40 g/L，脂质占细胞干重40%，显著提升了工艺经济性，展现出良好的工业化放大潜力。

基于上述发现，团队首次提出“膜脂质重塑驱动代谢重编程”理论模型，阐明了膜稳态与中心碳代谢协同调控机制，实现了甲醇耐受改造从单一毒素解毒向细胞膜全局稳态调控的范式转变，为严苛工业条件下高鲁棒性微生物细胞工厂的构建提供了从理论模型到工程菌株的系统性解决方案。 论文通讯作者韩双艳表示，该成果有望有力推动一碳生物炼制与低碳生物制造的产业化进程，直接服务于国家“双碳”目标与绿色生物制造战略需求，体现了华南理工大学在生物学科领域的原始创新实力和服务国家重大战略的积极作为。