代谢新途径使生物燃料产率提高50%：主持者华裔教授廖俊智

诸平

据《自然》（Nature，2013，doi:10.1038/nature12575）2013年9月30日报道，美国加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles，简称UCLA）生物工程系、化学与生物分子工程系、基因组学和蛋白质组学研究所的研究人员合作，通过基因技术对E. coli菌落进行改造开发出了一种新的合成代谢途径，可以使糖更有效转化为生物燃料，提高生物燃料产率高达50%。

糖酵解途径（glycolytic pathway）是指细胞在胞浆中分解葡萄糖生成丙酮酸（pyruvate）的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸（lactate）称为糖酵解。有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环，生成CO₂和H₂O。UCLA研究人员开发出的新途径，其的目是为了取代糖酵解的自然代谢途径，糖酵解（Glycolysis）实际上是经过一系列的化学反应,而几乎存在于所有生物体内，通过糖酵解可以使糖类转化为细胞需要的分子前驱体。糖酵解使葡萄糖分子里发现的6个碳原子中的4个碳原子转换形成含2个碳原子的分子，如乙酰辅酶A(acetyl-CoA),这是一种生物燃料如乙醇和丁醇、以及脂肪酸、氨基酸和药物分子的前驱体；而葡萄糖分子中剩下的2个碳以CO₂的形式出现。

Prof. James C. Liao elected to National Academy of Engineering on February 07, 2013.

加州大学洛杉矶分校Ralph M. Parsons基金会化学工程教授、化学和生物分子工程系主任詹姆斯·廖（James Liao，中文名：廖俊智）也是此项目的主要研究者，他认为他们的新途径解决了生物燃料生产和生物精炼过程中一个最显著的局限性，即碳水化合物原料中的碳有三分之一尚未得到利用。这种局限性以前被认为是不可逾越的障碍,即糖酵解演变所致。但是UCLA研究人员的研究结果，越过了这个障碍，他们使用的酶是来自大自然，他们首先在体外进行测试并确认新途径的可行性，然后,他们将经基因方法改造过的大肠杆菌（E. coli）用于合成途径，并展示出碳原子的完全转化。结果使乙酰辅酶A分子可以用于生产所需的化学物质，碳原子的利用效率更高。研究人员将他们的新混合路径转化称其为非氧化糖酵解（non-oxidative glycolysis）简称NOG。研究者声称，他们开发的新途径，可以实现糖分子中的碳原子100%转化为有用的物质，没有浪费现象。对于生物精炼（biorefining）而言，收率提高50%本身就是一个巨大的增幅。NOG对于不同的糖类都可以说是一个很好的平台，100%将其转化为乙酰辅酶A。我们可以预想，NOG应用前景广泛，有可能为许多涉及碳原子转化过程的研究开辟新途径，实现资源利用最大化。更多信息请浏览原文——Synthetic  non-oxidative glycolysis enables complete carbon conservation 

廖俊智，男，洛杉矶加大（UCLA）华裔教授。1980年，毕业于中国台湾大学化工系。1987年，于威斯康辛大学获得博士学位，在纽约柯达总部工作三年后进入学界，曾任教德州农工大学化工系。1997年，获UCLA延揽，于该校化学及分子生物工程系主持实验室。华裔教授廖俊智2010年6月21日获美国联邦环保署颁发“总统绿化学挑战奖”中个人最高荣誉的“学术奖”（科学网，华裔教授廖俊智获美“总统绿化学挑战奖”个人最高荣誉，2010年06月24日），主持颁奖的环保署副署长欧文斯称赞廖俊智团队的研究发现，是绿化学领域的先驱，欧文斯指出，该技术一旦商品化，每年可替代四分之一的石油燃料，也可为地球减少5亿吨（约8.3%）的碳废气。2013年2月7日廖俊智教授获选为美国国家工程学院院士。

廖俊智近十余年来试图以基因改造技术，开发效能更高的生物质燃料，近年来科学界试图开发替代燃料、新的生物质能源，他所领导的UCLA研究团队，舍弃利用醣类、纤维素发酵，直接用二氧化碳转换为长链的醇类燃料。他指出，长链醇的碳原子更多，能携带更多能量、对环境产生更少污染。廖俊智表示，利用基因工程改造的技术为大地减碳，将减少人类对石油燃料的依赖性，他已成立新创公司，希望能在五年内将该技术转化成商品。