多経路のシナジスティックエンジニアリングによる高効率のN-アセチルニューアミン酸生産プラットフォームの開発

科学分野:

• バイオテクノロジーとバイオエンジニアリング
• メタボリック・エンジニアリング
• 合成生物学

背景:

• N-アセチルニューアミン酸 (NeuAc) の需要が増加しているため,持続可能なバイオ製造が必要になります.
• 微生物による発酵は,ノイアックの生産にとって有望な,しかし挑戦的な経路です.
• 微生物の細胞工場を最適化して 高い生産率を実現するには 洗練された工学が必要です

研究 の 目的:

• グルコースとグリセロルの効率的な共用のためにEscherichia coliを設計する.
• N-アセチルニューアミン酸合成酵素の活性を増強する.
• 高価な化合物の持続可能な生産のための多用途の微生物細胞工場を開発する.

主な方法:

• グルコースとグリセロルを共用するために設計されたEscherichia coli.
• N-アセチルマノサミン (ManNAc) 前駆体レベルを高めるための合成経路をリファクタリングした.
• 人工知能 (AI) と機械学習 (ML) を用いたN-アセチルニューアミン酸合成剤の最適化.
• PEP:ManNAc比のバランスをとるため,細胞内フォスフェノルピルバート (PEP) レベルを上昇させた.
• NeuAcの生産を評価するために栄養バッチの発酵を行いました.

主要な成果:

• エンジニアリングされた大腸菌で高効率のグルコースとグリセロルの併用が達成された.
• 前駆物質の濃度が大幅に上昇し,NeuAc合成酵素の活性が最適化されました.
• 栄養バッチ発酵では,NeuAcタイトルは70.4g/l,生産性は1.17g/l/hに達した.

結論:

• N-アセチルニューアミン酸の生物合成のための高効率の微生物細胞工場が示されました.
• 他の有価な化合物にも適用できる 汎用的なシステムエンジニアリング戦略を確立しました
• 開発されたプロセスは,バイオマニュファクチャリングの持続可能で効率的なアプローチを提供します.