KAIST的代謝工程研究小組開(kāi)發(fā)了一種工程化的谷氨酸棒桿菌菌株，該菌株能夠生產(chǎn)高水平的戊二酸，而不會(huì)產(chǎn)生葡萄糖副產(chǎn)物。這一新策略對(duì)于開(kāi)發(fā)工程微生物以增值化學(xué)品為基礎(chǔ)的生物生產(chǎn)將是有用的。

戊二酸，也稱為戊二酸，是一種羧酸它被廣泛用于各種應(yīng)用，包括生產(chǎn)聚酯，聚酰胺，聚氨酯，戊二酸酐，1,5-戊二醇和5-羥基戊酸。戊二酸是使用各種基于石油的化學(xué)方法生產(chǎn)的，依賴于不可再生和有毒的原料。因此，已經(jīng)采取了各種方法來(lái)從可再生資源生物地生產(chǎn)戊二酸。以前，KAIST的一個(gè)研究小組報(bào)道了通過(guò)引入惡臭假單胞菌基因開(kāi)發(fā)了第一個(gè)生產(chǎn)戊二酸的大腸桿菌的方法，但是滴度很低。幾項(xiàng)研究也報(bào)道了通過(guò)代謝工程改造的谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)戊二酸，但自C以來(lái)，似乎有可能進(jìn)一步改善戊二酸的生產(chǎn)。

化學(xué)和生物分子工程學(xué)系的Taehee Han，Gi Bae Kim和著名教授Sang Yup Lee組成的研究小組解決了這個(gè)問(wèn)題。他們的研究論文“通過(guò)L-賴氨酸過(guò)量生產(chǎn)的谷氨酸棒桿菌的系統(tǒng)代謝工程生產(chǎn)戊二酸”已于2020年11月16日在PNAS上在線發(fā)表。

這項(xiàng)研究報(bào)告了從L-賴氨酸過(guò)量生產(chǎn)者開(kāi)始，能夠有效生產(chǎn)戊二酸的經(jīng)代謝工程改造的谷氨酸棒狀桿菌菌株的開(kāi)發(fā)。采用以下新穎的策略和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高水平的戊二酸生產(chǎn)。首先，通過(guò)引入惡臭假單胞菌基因重建谷氨酸棒桿菌的代謝途徑以產(chǎn)生戊二酸。然后，進(jìn)行了包括基因組，轉(zhuǎn)錄組和通量組在內(nèi)的多組學(xué)分析，以了解L-賴氨酸過(guò)量生產(chǎn)菌株的表型。除了對(duì)宿主菌株的系統(tǒng)了解之外，還可以通過(guò)組學(xué)分析預(yù)測(cè)基因操作靶點(diǎn)，并將其運(yùn)用于谷氨酸棒桿菌的工程改造中，從而開(kāi)發(fā)出能夠有效生產(chǎn)戊二酸的工程菌株。此外，首次發(fā)現(xiàn)了新的戊二酸出口商，該出口商用于通過(guò)增強(qiáng)產(chǎn)品排泄來(lái)進(jìn)一步增加戊二酸的產(chǎn)量。最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，培養(yǎng)條件已針對(duì)高水平戊二酸生產(chǎn)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果，最終的工程菌株能夠通過(guò)分批補(bǔ)料發(fā)酵在69小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生105.3 g / L的戊二酸，這是有史以來(lái)的最高滴度。

李尚玉教授說(shuō)：“有意義的是，我們能夠開(kāi)發(fā)出一種高效戊二酸生產(chǎn)商，該生產(chǎn)商能夠以世界最高滴度生產(chǎn)戊二酸，而不會(huì)產(chǎn)生可再生碳源的任何副產(chǎn)物。這將進(jìn)一步加快生物燃料的生產(chǎn)。制藥/醫(yī)療/化工行業(yè)中的有價(jià)值的化學(xué)品。”

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