木质素约占植物生物质干重的三分之一，是地球上第二丰富的可再生生物质资源，也是极具潜力的芳香碳资源。然而，其结构复杂、抗降解性强，如何高效转化为高值芳香化学品一直是木质纤维素生物炼制的难点。嗜热毁丝霉（Myceliophthora thermophila）是纤维素和半纤维素降解“能手”，已被改造为生物质一步发酵生产苹果酸、乙醇等化学品的真菌细胞工厂，但其木质素代谢能力尚不清楚。

近期，中国科学院天津工业生物技术研究所田朝光研究员带领的真菌合成生物学研究组，在研究中发现属于子囊真菌的嗜热毁丝霉具有代谢木质素能力，结合组学和代谢途径分析，解析了该菌木质素芳香化合物的核心代谢通路。并通过代谢工程改造，将H型和G型木质素芳香单体高效“生物漏斗”转化为高值化学品原儿茶酸（3,4-DHB，又称3,4-二羟基苯甲酸），首次在该真菌平台实现从玉米芯直接合成原儿茶酸。

研究团队首先验证了嗜热毁丝霉能够部分解聚和重塑木质素，并代谢释放出的多种木质素衍生芳香单体。随后，以12种代表H、G、S型结构的木质素芳香单体为唯一碳源进行生长测试，发现7种单体可支持真菌生长。为解析其代谢路线，研究人员结合转录组分析和同源基因挖掘，绘制了嗜热毁丝霉降解H、G、S型木质素单体的代谢图谱。结果表明，多种H型和G型芳香单体最终汇聚到原儿茶酸节点，并进入β-酮己二酸途径；其中，原儿茶酸3,4-双加氧酶PrcA和原儿茶酸羟化酶PhyA分别介导两条下游开环支路。通过靶向基因敲除，证实PrcA所在支路是4-羟基苯甲酸利用的主要代谢路线。进一步发现ΔprcAΔphyA双突变株能够以多种H型和G型为底物积累3,4-DHB，其中摩尔产率最高达95.8%。更值得关注的是，该菌株可直接以玉米芯为碳源，直接合成原儿茶酸，摇瓶产量0.87g/L，实现了生物质一步合成芳香族产品。研究结果更新了嗜热毁丝霉木质素代谢新认识，为嗜热真菌CBP技术，完整利用生物质三素组分奠定了分子基础。

该研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项课题、国家自然科学基金和天津市重大专项等项目支持。研究成果近期发表于生物工程领域知名期刊Bioresource Technology，天津工生所助理研究员刘德飞为论文第一作者，田朝光研究员和李金根研究员为论文通讯作者。

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嗜热毁丝霉木质素代谢转化合成原儿茶酸