Desarrollo de una plataforma de producción de ácido N-acetilneuramínico de alta eficiencia mediante ingeniería...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología y bioingeniería
• Ingeniería metabólica
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• La creciente demanda de ácido N-acetilneuramínico (NeuAc) requiere una biofabricación sostenible.
• La fermentación microbiana es una ruta prometedora pero desafiante para la producción de NeuAc.
• La optimización de las fábricas de células microbianas para la producción de alto rendimiento requiere ingeniería sofisticada.

Objetivo del estudio:

• Diseñar Escherichia coli para una eficiente utilización conjunta de glucosa y glicerol para la biosíntesis de NeuAc.
• Mejorar el suministro de precursores y optimizar la actividad de la N-acetilneuramina sintasa.
• Desarrollar una fábrica de células microbianas versátil para la producción sostenible de compuestos de alto valor.

Principales métodos:

• Escherichia coli modificado para la utilización conjunta de glucosa y glicerol.
• Las vías sintéticas refactorizadas para mejorar los niveles de precursores de N-acetilmanosamina (ManNAc).
• Síntesis de ácido N-acetilneuramínico optimizada mediante inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (AM).
• Aumento de los niveles intracelulares de fosfenol piruvato (PEP) para equilibrar la relación PEP: ManNAc.
• Se llevó a cabo una fermentación de lotes alimentados para evaluar la producción de NeuAc.

Principales resultados:

• Se logró una alta eficiencia en la utilización conjunta de glucosa y glicerol en E. coli modificado.
• Los niveles de precursores aumentaron significativamente y la actividad de la NeuAc sintasa fue optimizada.
• Se alcanzó un título de NeuAc de 70,4 g/l con una productividad de 1,17 g/l/h en la fermentación por lotes alimentados.

Conclusiones:

• Se ha demostrado una fábrica de células microbianas altamente eficiente para la biosíntesis del ácido N-acetilneuramínico.
• Estableció una estrategia de ingeniería de sistemas versátil aplicable a otros compuestos valiosos.
• El proceso desarrollado ofrece un enfoque sostenible y eficiente para la biofabricación.