メタボリック・エンジニアリングによるカルミン酸の生産
Dongsoo Yang1,2,3, Woo Dae Jang1,2, Sang Yup Lee1,2,3,4
1Metabolic and Biomolecular Engineering National Research Laboratory, Department of Chemical and Biomolecular Engineering (BK21 plus program), Institute for the BioCentury, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Daejeon 34141, Republic of Korea.
Journal of the American Chemical Society
|April 2, 2021
まとめ
研究 者 たち は 細菌 を 工学 的 に 設計 し,グルコース から 自然 の 赤色 染料 で ある カルミン酸 を 生産 し まし た. このEscherichia coliの生物合成経路は 伝統的な昆虫養殖の代替手段として この貴重な染料の生産に役立ちます
科学分野:
- 合成生物学
- メタボリック・エンジニアリング
- 自然製品の生物合成
背景:
- カルミノ酸は 昆虫から採取される天然の赤色染料で 繁重な昆虫の養殖と浄化によって 伝統的に生産されています
- 持続可能なカルミン酸生産のための微生物発酵方法の開発には大きな関心があります.
研究 の 目的:
- エンジニアリングされたEscherichia coliでグルコースからカルミン酸の生産のための完全な生物合成経路を確立する.
- カルミン酸の合成における水酸化とC-グルコシル化のステップのための重要な酵素を特定し,最適化します.
主な方法:
- Photorhabdus luminescensからのタイプIIポリケチド合成機構の最適化
- flavokermesic酸の生産のためのZhuIとZhuJサイクラスの共表現.
- アクラビノン12-ヒドロキシラーゼ (DnrF) とC-グルコシルトランスフェラーゼ (GtCGT) の後の反応を特定するための生化学的スクリーニング.
- ホモロジーモデリングとドッキングシミュレーションで 酵素の活性が強化されます
- メタボリック・エンジニアリングとE. coliでの栄養バッチ発酵
主要な成果:
- 合成された大腸菌は フレボケルメシン酸を成功裏に産生しました
- DnrFとGtCGTの酵素は,それぞれ水酸化とC- 糖酸化のために特定され,検証されました.
- 酵素工学により 2~5倍に変換効率が向上した ミュータントが生まれました
- エンジニアリングされたGtCGTは,アロエシンを生成することで,広範な適用性を示した.
- グルコースからカルミン酸の生成は0.63 ±0.02 mg/Lに達した.
結論:
- カーミニック酸の完全な生物合成経路は,人工的に作られた大腸菌で成功裏に確立されました.
- この研究は,カルミニック酸の生産に有効な微生物発酵方法を示しています.
- 採用された戦略は,他の工業的に重要な天然製品の生物合成経路の設計に適用できます.
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