Equilibrio de precursores mediante la reprogramación de la síntesis de piruvato para la producción de l-isoleucina de...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Metabólica
• Biología Sintética
• Producción Bioquímica

Sus antecedentes:

• La l-isoleucina (l-Ile) es un aminoácido esencial de cadena ramificada vital para aplicaciones alimentarias, de piensos y farmacéuticas.
• Los rendimientos actuales de fermentación microbiana de l-Ile son subóptimos, lo que limita su producción a escala industrial.
• La síntesis eficiente requiere un control preciso sobre las moléculas precursoras, 2-oxobutirato y piruvato.

Objetivo del estudio:

• Mejorar el rendimiento de l-isoleucina (l-Ile) a partir de glucosa mediante ingeniería metabólica.
• Optimizar el equilibrio entre los precursores 2-oxobutirato y piruvato para aumentar la producción de l-Ile.
• Desarrollar una plataforma microbiana robusta para la síntesis eficiente y rentable de l-Ile.

Principales métodos:

• Se construyó un módulo de síntesis de l-treonina (l-Thr) sin plásmidos para aumentar el suministro de 2-oxobutirato.
• Se optimizó la vía de síntesis de l-Ile modificando los sistemas de transporte y la expresión de enzimas.
• Se realizó un equilibrio de precursores mediante la deleción de pykFA y la utilización del sistema de transporte PTS de glucosa para particionar el fosfoenolpiruvato.
• Se atenuó el flujo del ciclo TCA y se introdujo la leucina deshidrogenasa para minimizar las pérdidas y abordar los desequilibrios de cofactores.

Principales resultados:

• Se logró un alto rendimiento de l-isoleucina de 0,67 mol/mol de glucosa y una productividad de 1,72 g/L/h.
• Se redujo significativamente el subproducto l-valina (l-Val) al equilibrar la relación 2-oxobutirato/piruvato.
• Se demostró una estrategia viable para facilitar la purificación posterior de l-isoleucina.

Conclusiones:

• Las estrategias integradas de ingeniería metabólica mejoraron con éxito la producción de l-isoleucina.
• El equilibrio de las proporciones de precursores es fundamental para la síntesis microbiana de alto rendimiento de l-Ile.
• La cepa modificada desarrollada sirve como una fábrica celular prometedora para la producción de l-isoleucina y derivados.