研究人员在创建能够生产伪芳香聚酯单体的微生物菌株方面取得了重大进展，这种单体可以作为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的替代品，通过系统代谢工程实现。
如今，塑料垃圾对全球环境带来了重大挑战。KAIST研究团队率先开发了一种可生物降解的微生物基塑料，可能替代传统的PET瓶，引起了广泛关注。
11月7日，该大学宣布，由化学与生物分子工程系的特聘教授李尚燁（Sang Yup Lee）领导的研究团队成功设计出一种能够高效生产伪芳香聚酯单体的微生物菌株，旨在替代PET。
伪芳香二羧酸在转化为聚合物时，与传统PET相比，具有更优越的物理特性和更高的生物降解性。这些化合物作为聚合物合成的环保替代品正在崛起。然而，传统化学方法生产这些酸时，通常产量低、选择性差，需要复杂的反应条件，并可能产生有毒废物。
为了解决这些问题，李尚燁教授的团队应用代谢工程创造了一种能够有效生成五种伪芳香二羧酸的微生物菌株，包括2-吡喃-4,6-二羧酸和四种吡啶二羧酸（2,3-，2,4-，2,5-，和2,6-吡啶二羧酸）。这一成果是通过利用在氨基酸生产中常用的科里尼巴杆菌（Corynebacterium）实现的。
研究小组通过优化原儿茶酸这一前体的代谢流，防止前体损失，来增强微生物平台，该前体可用于合成几种伪芳香二羧酸。
通过转录组分析，团队确定了遗传靶点，使得2-吡喃-4,6-二羧酸的产量达到76.17 g/L。此外，他们还成功开发了三条用于生产吡啶二羧酸的代谢途径，实现了2,3-吡啶二羧酸的产量为2.79 g/L，2,4-吡啶二羧酸的产量为0.49 g/L，以及2,5-吡啶二羧酸的产量为1.42 g/L。
研究团队通过改善相应的生物合成途径，成功实现了2,6-吡啶二羧酸的显著生产，产量达到15.01 g/L，最终高效地生产了五种类似的芳香二羧酸。
总之，研究人员成功地产出了全球前所未有的浓度的2,4-、2,5-和2,6-吡啶二羧酸。值得注意的是，2,4-和2,5-吡啶二羧酸的生产达到了克每升的规模，与他们之前的低产量相比，显著增加。
这项研究预期将在各种工业聚酯生产过程中得到应用，并有望进一步促进类似芳香聚酯的生产进展。
首席研究员李尚燁教授强调：“我们工作的意义在于建立一种环保的方法，使得通过微生物过程能够高效生产类似的芳香聚酯单体。”他还补充道：“这项研究将促进向微生物基生物单体产业的过渡，未来可能取代石化行业。”
该研究的结果于10月30日在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表。
这项研究得到了韩国科学技术信息部国家研究基金会资助的“下一代生物炼制平台技术开发领先生物基化学工业项目”和“下一代生物炼制微生物细胞工厂平台技术开发项目”的支持。
