近期，江南大学生物工程学院聂尧教授课题组针对酶促二氧化碳固定领域的研究进展进行了系统综述，以“Enzymes for CO2 fixation: discovery, engineering, and applications”为题正式发表于Biotechnology Advances（IF=14.1）（https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2026.108960）。
二氧化碳（CO2）是最主要的温室气体之一，其高效固定与资源化利用对于实现固碳目标和发展可持续生物制造具有重要意义。相比传统化学催化过程，酶催化具有反应条件温和、催化效率高、底物选择性强等优势，被认为是构建绿色碳循环的重要技术路线。然而，天然CO2固定酶普遍存在催化效率低、稳定性不足等问题，且辅因子再生成本高、氧化还原与能量平衡难以维持，制约了其工业应用。为解决这些问题，研究人员系统梳理了天然CO2固定策略与代表性酶，全面探讨了提升酶促CO2转化效率的策略，酶促CO2固定逐渐由天然代谢研究向高效人工生物制造体系拓展，为CO2资源化利用提供了新的解决方案。
该综述围绕“天然二氧化碳固定机制→酶工程→在生物制造中的应用”这一主线，系统梳理了酶促CO2固定领域的最新研究进展。首先，文章总结了自然界中八种已鉴定的自养固碳途径（如CBB循环、WL途径、rTCA循环等），比较分析了羧化型、直接还原型和逆向循环型等不同固碳策略的催化特点及适用场景，并从酶学角度阐述了不同固碳体系形成的分子基础。随后，综述重点介绍了甲酸脱氢酶（FDH）、一氧化碳脱氢酶（CODH）及多种羧化酶的催化机制与结构特征，进一步总结了蛋白质工程、辅因子再生及人工酶设计等策略在提高酶催化效率和稳定性方面的研究进展。之后，文章系统比较了Wood–Ljungdahl（WL）途径、CETCH循环、THETA循环等天然及人工固碳体系在碳转化效率、能量需求、及工业适用性等方面的优势与局限，并对不同酶体系的工业应用潜力进行了归纳分析。最后，综述讨论了酶促CO2固定在C1化学品、高附加值化学品及生物制造中的应用前景，并展望了人工智能辅助酶设计、多酶级联体系构建以及高效生物反应器开发等未来研究方向，为构建高效、低能耗的CO2生物转化体系提供了新的思路。
聂尧教授为本文的通讯作者，2022级博士生摆志冕为论文第一作者。本项工作得到国家重点研发计划（2021YFC2102000）、国家自然科学基金（22378168, 22178147）等项目的联合资助。
酶促固碳：从温室气体到高价值化学品
