低碳生物合成產(chǎn)品有望每年減少20.7億至26億噸的碳排放，這對(duì)于減緩全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

托品烷類生物堿生物合成

(資料圖片)

研究取得新進(jìn)展

托品烷生物堿是一類具有悠久歷史和重要藥用價(jià)值的植物源天然產(chǎn)物。據(jù)科技日?qǐng)?bào)，中國(guó)科學(xué)院昆明植物所研究團(tuán)隊(duì)近日在此類生物堿的生物合成及聚酮合酶進(jìn)化的研究取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·通訊》上。

研究團(tuán)隊(duì)以生產(chǎn)另一類藥用托品烷生物堿可卡因的古柯科植物古柯為研究材料，從中鑒定了兩個(gè)Ⅲ型聚酮合酶，它們的功能與PYKS相同，以丙二酰輔酶A為底物催化托品烷骨架前體3-羰基戊二酸的生成，然而二者卻不含有PYKS的特征性活性位點(diǎn)R134。

此項(xiàng)研究，不僅解析了可卡因生物合成中托品烷骨架構(gòu)建的一個(gè)重要催化環(huán)節(jié)，還揭示了可卡因和莨菪堿生物合成路徑中Ⅲ型聚酮合酶基因獨(dú)立進(jìn)化而功能和化學(xué)趨同的獨(dú)特進(jìn)化現(xiàn)象，拓展和加深了人們對(duì)植物次生代謝進(jìn)化的認(rèn)識(shí)。

托品烷生物堿在結(jié)構(gòu)上含有由吡咯環(huán)和哌啶環(huán)駢合而成的托品烷基本骨架，代表性成員如莨菪堿、東莨菪堿、可卡因等都具有重要的藥用活性。目前，莨菪堿和東莨菪堿在臨床上廣泛用于鎮(zhèn)痛、麻醉、止痙攣、抗暈動(dòng)、帕金森癥治療等，有很大市場(chǎng)需求。

“雙碳” 生物合成技術(shù)助力綠色低碳

生物合成能夠合成淀粉、肉制品，具備服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的巨大潛力，甚至在減少二氧化碳排放、降低資源消耗等方面，也能發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

通常而言，低碳生物合成指的是以二氧化碳、生物質(zhì)、有機(jī)廢棄物等可再生資源為原料，利用工業(yè)菌種、工業(yè)酶等生物體為工具進(jìn)行物質(zhì)合成的生物技術(shù)。

世界自然基金會(huì)報(bào)告預(yù)測(cè)，到2030年，包括食品農(nóng)業(yè)、生物燃料、生物基材料與化學(xué)品等行業(yè)在內(nèi)的低碳生物合成產(chǎn)品有望每年減少20.7億至26億噸的碳排放。這對(duì)于減緩全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

中國(guó)工程院院士、北京化工大學(xué)校長(zhǎng)譚天偉認(rèn)為，低碳生物合成是變革經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的重大需求，也是實(shí)現(xiàn)綠色工業(yè)制造、創(chuàng)新發(fā)展的重要突破口。

超六成概念股業(yè)績(jī)環(huán)比提升

證券時(shí)報(bào)·數(shù)據(jù)寶統(tǒng)計(jì)，A股市場(chǎng)上具備生物合成業(yè)務(wù)的公司有16家。從半年報(bào)披露的數(shù)據(jù)來看，上半年半數(shù)公司的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)，凱萊英、梅花生物、金城醫(yī)藥等3股凈利潤(rùn)翻倍增長(zhǎng)。

有超六成公司第二季度凈利潤(rùn)較第一季度環(huán)比增長(zhǎng)，其中凱萊英、科倫藥業(yè)、普洛藥業(yè)、浙江震元等4家公司凈利潤(rùn)環(huán)比增幅超50%。

梅花生物具備從菌種設(shè)計(jì)-構(gòu)建-發(fā)酵-分離提取的合成生物學(xué)全鏈條，上半年公司搭建了合成生物學(xué)菌種改造“途徑工程-元件工程-工具開發(fā)”協(xié)調(diào)發(fā)展的強(qiáng)勁合成生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)。

凱萊英自2021年創(chuàng)立合成生物技術(shù)研發(fā)中心以來，已擁有成熟的酶技術(shù)平臺(tái)以及發(fā)酵生產(chǎn)平臺(tái)，并不斷探索合成生物技術(shù)領(lǐng)域大幅拓寬平臺(tái)技術(shù)能力。

浙江震元高度重視產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新，加大研發(fā)投入，與中科院系研究所及大學(xué)合作研發(fā)采用“合成生物學(xué)技術(shù)”開發(fā)生產(chǎn)氨基酸、抗氧化劑、功能性脂肪酸、健康糖等四個(gè)領(lǐng)域大健康產(chǎn)品。

科倫藥業(yè)控股子公司川寧生物已成立“上海研究院”，依托成熟的生物發(fā)酵技術(shù)和酶技術(shù)平臺(tái)，以研發(fā)創(chuàng)新為著力點(diǎn)，以合成生物學(xué)和酶工程研究為基礎(chǔ)，向保健品原料、生物農(nóng)藥、高附加值天然產(chǎn)物、高端化妝品原料、生物可降解材料等領(lǐng)域發(fā)展。

保齡寶一直利用合成生物學(xué)相關(guān)技術(shù)對(duì)赤蘚糖醇及阿洛酮糖等新糖源產(chǎn)品相關(guān)菌種進(jìn)行研究，以持續(xù)提高轉(zhuǎn)化率為目標(biāo)，保證公司成本領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

普洛藥業(yè)在生物發(fā)酵方面有十余年的研究和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，目前擁有一支70人左右的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并已建立合成生物學(xué)及酶催化技術(shù)平臺(tái)從事專業(yè)的合成生物學(xué)研究。

嘉必優(yōu)已完成合成生物學(xué)研究室的建設(shè)，搭建了生物信息學(xué)分析技術(shù)平臺(tái)，部分產(chǎn)品完成了中試研究，開始產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)。公司在研產(chǎn)品γ-PGA運(yùn)用了合成生物學(xué)技術(shù)。除此之外，公司在化妝品領(lǐng)域儲(chǔ)備了α-熊果苷、依克多因、麥角硫因等多個(gè)產(chǎn)品。