利用二氧化碳高效、可持续地合成高能量羰基长链化合物目前仍是一项巨大的挑战。近期，我国科学家通过将电催化与生物合成相结合，成功实现了以二氧化碳和水为原料合成葡萄糖和脂肪酸。研究成果以封面文章的形式发表在《Nature Catalysis》期刊，标题为：“Upcycling CO2 into energy-rich long-chain compounds via electrochemical and metabolic engineering”。

科研人员设计了一个空间耦联的电生物系统，该系统包含二氧化碳电解和酵母发酵。在二氧化碳电解中，科研人员将纳米结构的铜催化剂和固态电解质反应器相结合，实现了先将二氧化碳转化为一氧化碳中间体，再进一步合成为高纯乙酸。在随后的微生物发酵中，科研人员对酿酒酵母进行基因工程改造，敲除己糖激酶基因，并过表达异源葡萄糖-1-磷酸酶基因，从而使酿酒酵母利用二氧化碳电解产生的乙酸合成了葡萄糖。此外，科研人员还以电催化合成乙酸为底物，在构建的产脂肪酸菌株中合成了脂肪酸。

这项研究为利用二氧化碳合成高价值长链脂肪酸提供了新方法，让人工可控合成“粮食”成为可能。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-022-00775-6