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甲基乙偶姻（3-甲基-3-羟基-2-丁酮）和2-甲基-2,3-丁二醇是重要的平台化合物，可用于生产有机溶剂、聚合物或医药中间体，其衍生物在化工和制药领域具有广泛应用价值。传统化学合成法生产这两种化合物存在成本高、污染重等问题，限制了其规模化应用。而利用代谢工程微生物进行生物合成，具有反应条件温和、选择性高、污染轻、成本低等显著优势。

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所生物基化学品团队在生物法合成甲基乙偶姻和2-甲基-2,3-丁二醇的研究中取得重要进展。由于自然界中尚未发现这两种化合物的完整生物合成途径，研究团队需要在微生物体内从头设计和构建非天然的合成途径。为了实现具有经济竞争力的理想生物合成途径，必须确保较高的原子利用效率，并以最少的步骤将中心代谢途径中的小分子进行缩合。该团队对乙偶姻微生物降解途径进行深入分析后，利用相关反应的可逆性，通过合成生物学手段突破反应热力学限制，分别以丙酮和葡萄糖为原料构建了两条甲基乙偶姻和2-甲基-2,3-丁二醇的生物合成途径，成功合成了目标化合物。

研究成果以“Biodegradation-inspired bioproduction of methylacetoin and 2-methyl-2,3-butanediol”为题发表在《Scientific Reports》上。

上述工作得到了科技部、国家自然科学基金委和中国科学院等单位的支持。