基于化学品生物合成的嗜甲烷菌人工细胞构建及应用进展

摘要

由于来源广泛且储量丰富,甲烷被认为是极具应用潜力的下一代生物碳源.嗜甲烷菌是一种分离自富含甲烷环境中的革兰氏阴性细菌,其体内含有独特的甲烷单加氧酶能够让这类微生物以甲烷为唯一碳源和能源进行生长、代谢与产物合成.作为一种重要的工业微生物,嗜甲烷菌在甲烷生物转化利用、温室气体减排和"碳中和"策略开发方面具有重要意义.近年来,随着嗜甲烷菌基因编辑方法、代谢路径调控、生物元件挖掘等菌种构建工具和策略的不断开发,嗜甲烷菌人工细胞可高效转化甲烷生物合成多种大宗化学品和生物燃料.本文围绕遗传改造工具、甲烷碳流调控、异源途径表达和代谢节点累积等方面的研究进展,概述了构建嗜甲烷菌人工细胞的方法和提高甲烷同化效率的策略.同时介绍了基因组学、转录组学、代谢组学等组学研究方法在调控嗜甲烷菌底盘碳代谢流向和通量中的应用.最后,结合生物转化甲烷合成酸类、萜类、醇类等化学品的研究,分析并展望了嗜甲烷菌工业化应用所面临的挑战和机遇.