Fettsäuren und ihre Derivate sind vielversprechende Rohstoffe für die Herstellung fortschrittlicher Biokraftstoffe, Waschmittel, Schmiermittel, Tenside und so weiter. Die derzeitige Versorgung mit Fettsäuren erfolgt hauptsächlich durch die Extraktion aus Pflanzen, was große Mengen an Ackerland erfordert.
Methanol ist ein idealer und erneuerbarer Rohstoff für die Bioherstellung. Die Methanol-Biotransformation könnte einen nachhaltigen Weg zur Fettsäureproduktion mit Unabhängigkeit von Ackerland und Süßwasser bieten.
Kürzlich hat eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Zhou Yongjin vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) die Hefe Ogataea polymorpha für die effiziente Produktion freier Fettsäuren (FFA) aus reinem Methanol durch Umverdrahtung manipuliert Zellstoffwechsel und Linderung der Methanoltoxizität.
Diese Studie wurde veröffentlicht in Naturstoffwechsel am 11. Juli.
Hefe wird häufig zum Backen und Brauen verwendet und ist ein idealer Wirt für die auf Methanol basierende Bioherstellung. Der zelluläre Methanolstoffwechsel ist jedoch stark reguliert, und die Toxizität von Methanol könnte die biosynthetische Effizienz einschränken. Insbesondere gibt es nur begrenzte Informationen über die Toxizität von Methanol, den Metabolismus von Methanol und die Produktbiosynthese.
Die Forscher beobachteten Wachstumsdefizite von gentechnisch veränderten FFA, die Ogataea polymorpha in Methanol produzieren, und dieses Defizit wurde durch adaptive Laborevolution wiederhergestellt. Multiomics-Analysen (Genomik, Transkriptomik und Lipidomik) zeigten, dass die FFA-Überproduktion die Phospholipid-Hämostase störte.
Eine metabolische Neuverdrahtung in diesem überlegenen Wirt erzielte ein hohes Maß an FFA-Akkumulation (bis zu 15,9 g/l).
„Diese Arbeit deckt die Mechanismen der Methanoltoxizität während der Bioproduktion auf und erreicht eine effiziente Biotransformation von Methanol zu Mehrwertprodukten für industrielle Anwendungen“, sagte Prof. Zhou.
Jiaoqi Gao et al., Die Rettung von Hefe vor dem Zelltod ermöglicht eine Überproduktion von Fettsäuren aus alleinigem Methanol, Naturstoffwechsel (2022). DOI: 10.1038/s42255-022-00601-0