再传好消息！中国科学院天津工业生物所实现从二氧化碳到糖的精准全合成
继2021年首次在实验室实现了从二氧化碳到淀粉的人工全合成后，近日，位于天津港保税区的中国科学院天津工业生物技术研究所（以下简称：天津工业生物所）再传喜讯，该所实现了从二氧化碳到糖的精准全合成，使糖分子立体结构可控，为摆脱自然合成途径、利用二氧化碳创造多样的糖世界提供了可能。研究成果于8月16日在国内顶尖刊物《Science Bulletin（科学通报）》发表。
糖是人类生命活动及日常生活中的重要物质,也是当今工业生物制造的关键原材料。己糖是在自然界广泛分布、与机体营养代谢最为密切的糖的统称。迄今为止，人类对糖的获取主要依赖于植物类生物质资源。然而，这种传统的“二氧化碳-生物质资源-糖”的加工过程，受到植物光合作用能量转换效率限制。更重要的是，由于土地退化和短缺等原因，依赖于糖类生物质资源的生产方式面临原料供应安全和风险等问题。为解决这一系列问题，需要将这种传统制糖过程向非糖类生物质资源制造模式转变。
天津工业生物所开发了人工转化二氧化碳从头精准合成糖技术，基于碳素缩合、异构、脱磷等酶促反应，与中国科学院大连化学物理研究所科研团队合作，设计构建化学-酶耦联的非天然转化途径，工程化设计改造酶蛋白分子的催化特性，实现了精准控制合成不同结构与功能的己糖，其碳转化率高于传统植物光合作用，同时高于已报道的化学法制糖以及电化学-生物学耦联的人工制糖方法，是目前人工制糖路线中碳转化效率的最高水平。与此同时，建立了可进一步延伸糖产物种类和构型的生物系统，可实现人工创造糖分子多样性。
该研究成果是在二氧化碳合成淀粉基础上的一个重大突破，颠覆了依赖糖生物质资源转化制备复杂糖分子的范式，提供了一种灵活的、可拓展的糖制造模式，可获得自然界含量稀少的功能糖分子，从而拓展应用范围。所获得糖可作为原料应用于食品、医药等领域，还可作为工业生物制造关键原材料合成其他化学品，进一步满足人类的其他物质需求，从而为负碳物质合成提供原料供给。
国际著名有机化学家，生物催化领域专家，德国科学院院士曼弗雷德•雷茨就本成果评价称，将二氧化碳转化为碳水化合物是一个特别有趣的想法，也是非常具有挑战性的。成果在这一竞争性研究领域取得了真正突破，提供了一种灵活性、多功能性和高效性糖合成路线，为绿色化学打开了一扇门。
近年来，天津港保税区深入实施创新立区战略，引导企业自主创新发展，推进颠覆性技术研发和创新，建立从“创新源头—创新转化—创新服务—创新加速度”全流程服务链条，精准扶持科技企业。持续建设一批创新平台和重点载体，汇集了天津工业生物所等13家大院大所，建成技创中心、重点实验室、企业技术中心等创新平台，推动科技创新向创新链上游加速迈进，创新生态更加完善。
生物制造既是天津港保税区构建“4+2+3”现代工业产业体系中一条重点打造的标志性产业链，也是保税区“十四五”期间围绕科技自立自强国家战略需要，培育发展自主创新引领的四大未来产业集群之一。保税区将继续坚持“党建引领 共同缔造”理念，坚持“创新引领、特色集聚、平台带动”路径，重点发展合成生物领域，做大做强生物医药等重点领域，打造生物制造谷，推动生物制造产业集群化、全链条、高质量发展，打造具有国际竞争力的生物制造产业创新中心和产业发展新高地。
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视频来源：新华社
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