7月29日，《中國科學報》刊發《讓「輔因子」助力工業生物催化》一文，報道了國家自然科學基金委員會重大項目「工業生物催化劑的代謝反應機制與相關構建的研究」的科研成果。
項目首席科學家、中國工程院院士歐陽平凱在報道中首次介紹了他領銜的這一重大項目。
以下為文章節選：
不久前，國家自然科學基金委員會（以下簡稱「自然科學基金委」）重大項目「工業生物催化劑的代謝反應機制與相關構建的研究」順利結題。
項目執行5年來，科學家著眼於與物質代謝同時進行的輔因子代謝過程，不僅推進了基於輔因子催化劑調控機制的科學認識，還實現了多項產業化應用。
「科技創新的選題要從產業中來。」回顧該重大項目的歷程，項目首席科學家、南京工業大學原校長、中國工程院院士歐陽平凱告訴《中國科學報》。
瞄準「三低」掣肘
依靠大腸桿菌、酵母菌、丙酮丁醇梭桿菌等微生物自複製、自組裝、自調控的智能化特點，一些相對廉價易得的原料可以接近理論轉化率的水平，高效地合成出大量人們所需的產品。科學家們把它們稱為「工業生物催化劑」。
進入21世紀，化工領域中常用化合物的生物製造線路均已被打通，這主要依賴物質合成基因的導入。但越來越多的科學家發現，刪除或導入外源基因、轉錄因子等後，許多代謝途徑的結果具有不確定性。如果僅靠物質代謝，高效率、高收率、高濃度的工業催化過程往往難以實現。
「糖酵解途徑就是一個典型的例子。」歐陽平凱介紹說。糖的無氧氧化稱為糖酵解，指的是葡萄糖或糖原在無氧或缺氧條件下，分解為乳酸的同時產生少量三磷酸腺苷（ATP）的過程。但目前無論是單獨還是聯合強化表達糖酵解關鍵酶的編碼基因，糖酵解的產物濃度、轉化率和速率始終無法提高。
科學家發現，一些被稱為「輔因子」的物質，可能在其中發揮了重要作用。
「輔因子的作用不容忽視。」歐陽平凱強調。自2011年起，他帶領南京工業大學研究團隊，與北京化工大學和天津大學的研究人員一起探討工業生物催化領域存在的科學問題。
多場討論會中，科學家分析了工業生產中「轉化率低、濃度低、反應速率慢」的「三低」現象。他們認為，在科學層面對「輔因子代謝」認知不足，掣肘當前工業生物催化發展。
圍繞「輔因子」的科學問題，經過3年醞釀提出、組織申請，2014年，歐陽平凱領銜的這一科研團隊獲得自然科學基金委員會重大項目「工業生物催化劑的代謝反應機制與相關構建的研究」的支持。
在科學家看來，這個選題既面向國民經濟主戰場的重大需求、具有戰略意義，又是科學前沿的關鍵問題，值得開展深入研究。
助推產業化
科技創新的選題從產業中來，自然也會回到產業中去。該重大項目執行5年來，科研人員嘗試不斷延伸創新鏈，將基礎研究成果推向工業化應用。
「這些成果為工業環境下通過操控輔因子實現生物製造中原子經濟性和時空效率的提升提供了理論基礎和實現方法，推動了一些典型工業產品的生物製造。」歐陽平凱告訴《中國科學報》。
5年來，參與該重大項目的科學家心中已形成兩幅對比鮮明的圖景。一幅是大到整個世界的「生態陽光經濟」——通過生物製造，利用可再生的微生物資源生產能源、化學品與新材料，實現太陽能驅動下的工業與農業可持續發展。
另一幅，則是小到肉眼看不見的微生物細胞——以輔因子觀察細胞代謝的「窗口」剛剛打開。「期待未來獲悉輔因子在細胞內工作的更多細節。」歐陽平凱說。（作者：院士之聲甘曉 編輯：謝長美）