メタノールをL-乳酸に変換する酵母細胞工場を開発(Yeast Cell Factory Developed to Convert Methanol into L-lactate)

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2025-12-01 中国科学院(CAS)

中国科学院大連化学物理研究所の周永進(ZHOU Yongjin)教授らは、酵母 Ogataea polymorpha の代謝ネットワークを大規模に改変し、メタノールを唯一の炭素源として L-乳酸を生産できる酵母細胞ファクトリーを構築した。メタノール毒性や細胞増殖との競合が従来の課題だったが、研究チームはメタノール代謝に特有の補酵素分布パターンを解明し、それに基づく補酵素工学ミトコンドリア局在化戦略を導入することで生産性を大幅に向上させた。技術経済解析では、年間1.85万トン規模で生産した場合のL-乳酸の最低販売価格は 2.29ドル/kg と試算され、ライフサイクル評価では 1トン生産あたり7.29トンの炭素固定(カーボンネガティブ) を達成できることが示された。メタノール由来のL-乳酸は生分解性プラスチックの原料となるため、本成果は「白色汚染」対策に寄与し、化学触媒と生物触媒を統合したCO₂資源化型循環経済実現への重要なステップとなる。

<関連情報>

酵母を用いた生分解性プラスチックモノマーL-乳酸の製造のためのメタノール生体内変換Methanol biotransformation for the production of biodegradable plastic monomer L-lactate in yeast

Wei Yu,Chenyue Zhang,Yunxia Li,Qing-An Chen,Qiang Fei,Jiaoqi Gao & Yongjin J. Zhou
Nature Communications  Published:28 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-65793-x

メタノールをL-乳酸に変換する酵母細胞工場を開発(Yeast Cell Factory Developed to Convert Methanol into L-lactate)

Abstract

Methanol is an ideal feedstock for biomanufacturing, and production of the biodegradable plastic monomer lactate from methanol is a promising approach for mitigating white pollution. However, it is challenging to engineer microbes for lactate production from methanol because of strong competition between product synthesis and cell growth. Here, Ogataea polymorpha is rewired to synthesize L-lactate from methanol, where the cofactor ratio of NADPH/NADP+ is higher than that of NADH/NAD+. By engineering gene expression, enhancing cell viability, modifying cofactor homeostasis, and performing mitochondrial compartmentalization, 2.5 g/L L-lactate is produced in a shake flask. Fed-batch fermentation in a bioreactor results in the highest titer of 25.0 g/L L-lactate from methanol, which is chemically synthesized from CO2. A techno-economic analysis and life cycle assessment are performed to evaluate the commercial potential, environmental impacts, and greenhouse gas mitigation performance of CO2-derived L-lactate. This study could lay the foundation for the carbon-neutral production of biodegradable plastic polylactic acid from CO2.

生物化学工学
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