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增進碳循環 中研院首創合成嗜甲醇菌

【記者徐翠玲/臺北報導】中央研究院院長廖俊智研究團隊,近期成功創出世界第一株合成嗜甲醇菌,成為合成生物學的新標竿。中研院指出,未來嗜甲醇菌可利用由溫室氣體轉化成的甲醇,生產化學品、藥品及燃料等高價值含碳化合物,為碳循環開闢更多可能性。研究論文已發表於世界頂尖期刊《細胞》(Cell)。

中研院表示,由廖俊智帶領的研究團隊率先突破,將常見的大腸桿菌改造為合成的嗜甲醇菌。對一般細菌而言,甲醇具有毒性,這次研究的關鍵突破是以電子顯微鏡、蛋白質體學,以及3種不同的基因定序等技術,發現甲醇在進入一般細菌後,會使細胞內的DNA及蛋白質互相糾纏,導致細胞死亡。因此,研究團隊展開更嚴密的基因調控,才順利將大腸桿菌改造成嗜甲醇菌。

合成嗜甲醇菌具有工業發展潛力及深度減碳價值。中研院提及,未來可透過基因工程進一步擴充嗜甲醇菌功能,將甲醇轉化為遍及人類生活的化學產品,如:原料藥、抗癌藥、燃料、人造樹脂材料,以及生物可分解性塑膠材料等,亦可使甲醇取代醣類成為生物工程的原料,避免占用糧食資源。

研究論文第一作者陳育孝說,研究團隊為此細菌基因定序時,偵測到其演化過程中的變異,發現此菌株是透過「基因組拷貝數變異」(CNV)進化成嗜甲醇菌,也就是複製自身部分基因來調控甲醇的使用效率,同時避免甲醇的毒性反應。基因組拷貝數變異常見於癌細胞,在細菌上相當少見。這項研究屬於基礎研究階段,未來希望能合成直接讓細菌嗜溫室氣體、解決溫室效應問題。