KAIST的代謝工程研究小組開發(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，而不會產(chǎn)生葡萄糖副產(chǎn)物。這一新策略對于開發(fā)工程微生物以增值化學品為基礎(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)采取了各種方法來從可再生資源生物地生產(chǎn)戊二酸。以前，KAIST的一個研究小組報道了通過引入惡臭假單胞菌基因開發(fā)了第一個生產(chǎn)戊二酸的大腸桿菌的方法，但是滴度很低。幾項研究也報道了通過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，似乎有可能進一步改善戊二酸的生產(chǎn)。

化學和生物分子工程學系的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問題。他們的研究論文“通過L-賴氨酸過量生產(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。

這項研究報告了從L-賴氨酸過量生產(chǎn)者開始，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發(fā)。采用以下新穎的策略和方法來實現(xiàn)高水平的戊二酸生產(chǎn)。首先，通過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，進行了包括基因組，轉(zhuǎn)錄組和通量組在內(nèi)的多組學分析，以了解L-賴氨酸過量生產(chǎn)菌株的表型。除了對宿主菌株的系統(tǒng)了解之外，還可以通過組學分析預測基因操作靶點，并將其運用于谷氨酸棒桿菌的工程改造中，從而開發(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，該出口商用于通過增強產(chǎn)品排泄來進一步增加戊二酸的產(chǎn)量。最后但并非最不重要的一點是，培養(yǎng)條件已針對高水平戊二酸生產(chǎn)進行了優(yōu)化。結(jié)果，最終的工程菌株能夠通過分批補料發(fā)酵在69小時內(nèi)產(chǎn)生105.3 g / L的戊二酸，這是有史以來的最高滴度。

李尚玉教授說：“有意義的是，我們能夠開發(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，而不會產(chǎn)生可再生碳源的任何副產(chǎn)物。這將進一步加快生物燃料的生產(chǎn)。制藥/醫(yī)療/化工行業(yè)中的有價值的化學品。”

標簽： 工程化谷氨酸棒桿菌菌株