自发GND酶催化系统

产率提升显著

一种以6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶为活化和催化核心的微生物酶催化系统，在乙酸触发下同步激活甲酸氢化酶和甘氨酸脱羧酶，将二氧化碳还原为甲酸、甘氨酸和丙酮酸。

Qi, Xiu · Ming, Zhang · Jin, Tianzhi · Shun, Yao · Chuxiao, Hu · Xuan, Ou · Nuonuo, Hu · Tang, Ligen · 王钦宏 · 马挺 · 夏文杰

Sustainable Materials and Technologies 2026

参数信息

甲酸产率

30.6 %

甘氨酸产率

6.31 %

丙酮酸产率

4.2 %

技术优势

一酶三效

6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（GND）既直接固定CO₂，又作为激活剂启动甲酸氢化酶和甘氨酸脱羧酶，形成协同催化网络。

乙酸开启

以乙酸为开关，在乙酸过量条件下启动固碳，无需添加外源还原力。

解毒联产

甘氨酸裂解系统和甲酸氢化酶参与的CO₂固定与甲醛解毒机制偶联，乙醛酸醛连接酶将乙醛转化为甲醛。

多产物并行

同一系统同时生成甲酸、甘氨酸和丙酮酸三种产物，可用于组合合成。

应用场景

• 微生物细胞工厂：提供多酶协同固碳模块，可直接导入工程菌株扩展现有代谢网络。
• 人工光合固碳：无需光能即可在温和条件下将CO₂转化为有机酸和氨基酸，作为非光合固碳路线。
• 生物催化转化：以静息细胞或酶制剂形式直接催化CO₂生成多种化学品，过程无需辅因子再生。
• 生物基化学品：从CO₂一步合成甲酸、甘氨酸和丙酮酸，替代石油基路线生产平台化合物。