二氧化碳資源化利用是全球可持續發展面臨的挑戰。利用可再生能源將二氧化碳轉化為甲醇，再經生物轉化合成眾多化學品的雜合固碳方式，已成為克服這一挑戰的重要方法。當前，甲醇生物轉化技術發展受限于轉化速率與轉化率難以協同提升的問題，其根源在于缺乏同時具備高能量效率和高催化速率的甲醇氧化還原酶。
中國科學院天津工業生物技術研究所研究員江會鋒團隊，聚焦于自然界中天然兼具優異甲醇氧化能量效率和催化速率的吡咯喹啉醌（PQQ）依賴型甲醇脫氫酶（MDH），通過對其14個基因組成的生物合成基因簇進行理性重構與優化，實現了MDH在模式工業微生物大腸桿菌中異源合成與正確組裝，解決了其長期依賴天然宿主分離純化的難題。
在此基礎上，研究團隊采用基因缺失與蛋白組分分析相結合策略，鑒定出9個參與MDH合成與組裝的關鍵基因，并發現了一個介導輔因子PQQ與酶蛋白分子精確裝配的分子伴侶（MxaJ）。利用冷凍電鏡解析MxaJ與酶蛋白組成的蛋白復合體結構，團隊發現MxaJ通過與酶蛋白PQQ結合“口袋”上方的環形區相互作用，使該“口袋”得以暴露，促進PQQ的結合。
這一研究揭示了MDH的生物合成過程及組裝機制，并為甲醇生物轉化技術提供了理想的生物催化劑。
相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到中國科學院戰略性先導科技專項和天津市合成生物技術創新能力提升行動專項的支持。
論文鏈接
MDH組裝示意圖
本文鏈接：研究揭示甲醇脫氫酶生物合成過程及組裝機制http://www.sq15.cn/show-12-1858-0.html
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