美國加州大學伯克利分校化學系助理教授張嘉瑜(Michelle Chang)和她的研究團隊，用基因轉換和替代酶的方式從大腸桿菌中獲取可替代汽油和柴油的生物燃料丁醇。這個突破性發現令人們有望從加油站購買到低成本綠色生物燃料。
廣泛分布在土壤中的梭菌會自然產生一種化學物丁醇，它是繼乙醇後被稱為第二代的新型生物燃料。張嘉瑜對中新社記者表示，通過細菌基因改造獲取生物燃料為傳統化學研究賦予新的含義。許多學者，包括一些生物燃料公司，已經通過基因改變梭菌的方法來增強其獲取丁醇的能力，還有的將外源基因植入酵母菌或大腸桿菌中產生丁醇。目前的研究方法是將梭菌合成丁醇的5個酶植入上述菌內，但因為無法克服因中間體不穩定返回原料的瓶頸問題，一公升細菌培養液獲取丁醇不足0.5克，遠不夠人們對生物燃料的大量需求。
張嘉瑜的突破性發現是將梭菌合成丁醇的5種酶中的2個用來源於其他細菌具有相似功能的酶取代，並植入大腸桿菌中，替換後的酶大幅度降低了中間體的逆反應速度，避免丁醇在獲取過程中因中間體不穩定導致產量低的問題。
「以這種方式可以在每公升大腸桿菌培養液中獲取5克丁醇，是目前最高獲取能力的10倍」，張嘉瑜說。這個極具突破性的研究成果刊登在上周的《自然—化學生物學》雜誌上。
與從糧食中獲取的乙醇相比，丁醇更具優點。張嘉瑜實驗室的博士後溫淼對記者表示，目前美國汽油的乙醇添加量佔10%左右，但丁醇較乙醇更接近汽油，能量含量高，揮發性小。相比乙醇需要汽車運輸，丁醇使用管道便可節省成本。
張嘉瑜和她的研究團隊目前正在進行產量提高的研究。她說，「如果再做一些必要的改進，我們會做得更好，丁醇的獲取量將提高2-3倍，有望進入規模生產。」
出生在加州聖地牙哥的張嘉瑜是第二代華裔，父母來自臺灣。張嘉瑜在加州大學聖地牙哥分校獲得生化和法國文學學士，並在麻省理工學院獲得化學博士。她曾經獲得多個國家級獎項，2008年以對細菌獲取燃料的研究獲美國35歲以下青年發明家獎。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
Nature Chemical Biology doi:10.1038/nchembio.537
Enzyme mechanism as a kinetic control element for designing synthetic biofuel pathways
Brooks B Bond-Watts,1, 2 Robert J Bellerose1, 2 & Michelle C Y Chang1, 2, 3
Living systems have evolved remarkable molecular functions that can be redesigned for in vivo chemical synthesis as we gain a deeper understanding of the underlying biochemical principles for de novo construction of synthetic pathways. We have focused on developing pathways for next-generation biofuels as they require carbon to be channeled to product at quantitative yields. However, these fatty acid–inspired pathways must manage the highly reversible nature of the enzyme components. For targets in the biodiesel range, the equilibrium can be driven to completion by physical sequestration of an insoluble product, which is a mechanism unavailable to soluble gasoline-sized products. In this work, we report the construction of a chimeric pathway assembled from three different organisms for the high-level production of n-butanol (4,650 ± 720 mg l?1) that uses an enzymatic chemical reaction mechanism in place of a physical step as a kinetic control element to achieve high yields from glucose (28%).