高效 co-生产异丙醇、3-羟基丁酸和乙醇的气体发酵梭状芽孢杆菌的代谢工程

合理设计和改造自养细菌以高效生产高价值化学品和生物燃料对于建立可持续且经济可行的C1源利用过程至关重要，然而这在代谢工程中仍然是一个挑战。在本研究中，自养的梭状芽孢杆菌被代谢工程改造为高效共同生产三种重要的散装化学品：异丙醇、3-羟基丁酸（3-HB）和乙醇（合称 IHE），使用合成气（CO2/CO）。首先在 C. ljungdahlii 中构建并优化了一条人工异丙醇生产途径，以实现异丙醇的高效生产及意外产物 3-HB。基于这一发现，识别出了能够将乙酰乙酸转化为 3-HB 的内源性活性脱氢酶，从而揭示了一条高效的 3-HB 生产途径。通过引入异源功能基因，进一步优化了工程菌株以重新同化醋酸并合成 3-HB。最终，表现最佳的菌株在连续气体发酵中分别能够生产 13.4 g/L 的异丙醇、3.0 g/L 的 3-HB 和 28.4 g/L 的乙醇。因此，这项工作在利用 C1 气体进行散装化学品的微生物生产方面代表了显著的进展.