エネルギー物質の前駆体である1,2,4-ブタンテリオールの微生物合成

科学分野:

• バイオテクノロジーと合成生物学
• 化学工学は化学工学というものです.
• 有機化学 オーガニック・ケミストリー

背景:

• 1,2,4-ブタンテリオールの大規模合成は,ニトログリセリンの代替品としてその応用にとって極めて重要です.
• 1,2,4-ブタンテリオルを生産する現在の方法は,工業的なスケールアップには適していません.
• 既存の合成は,高圧と高温を必要とする,エステル化されたd,l-マリック酸のボロヒドリドナトリウム (NaBH4) 還元を含む.

研究 の 目的:

• d-およびl-1,2,4-ブタンテリールの両方の微生物合成経路を確立する.
• 1,2,4-ブタンテリオール生産のための代替経路を開発し,スケーラブルであり,厳しい反応条件を回避します.
• ニトログリセリンを1,2,4-ブタンテリオール三酸塩で置き換えるために.

主な方法:

• 微生物における生物合成経路を工学的に設計した.
• Pseudomonas fragi. を用いてd-キシロースをd-キシロン酸に酸化する.
• エンジニアリングされたEscherichia coliを用いて,d-キセロン酸をd-1,2,4-ブタンテリールに変換する.
• P. fragi. を使ってl-アラビノースをl-アラビノ-1,4-ラクトンとl-アラビノ酸に酸化する.
• エンジニアリングされたE. coliを用いてl-アラビノ酸をl-1,2,4-ブタンテリールに変換する.

主要な成果:

• d-キシロースは,P. fragi. によって70%の収穫量でd-キシロン酸に酸化されました.
• d-1,2,4-ブタンテリオールは,E. coli DH5alpha/pWN6.186Aによって25%の収穫量でd-キシロン酸から合成されました.
• l-アラビノースは,P. fragi.によって54%の収量でl-アラビノ-1,4-ラクトンとl-アラビノ酸の混合物に変換されました.
• l-1,2,4-ブタンテリオールは,E. coli BL21(DE3) /pWN6.222Aによって,l-アラビノ酸から35%の収穫量で合成されました.
• 微生物の合成は,高圧のH2と高温を回避する.

結論:

• 新しい微生物経路により,エナティオメリックに純粋なd-およびl-1,2,4-ブタンテリオルの生成が可能になります.
• この生物触媒的アプローチは,従来の化学合成に対して,スケーラブルで穏やかな代替手段を提供します.
• 開発された方法は,1,2,4-ブタンテリオール三酸塩の工業的な応用への道を開く.