高濃度の1,3-プロパンジオール生産のためのKlebsiella pneumoniaeのシステム代謝工学

科学分野:

• バイオテクノロジー
• メタボリック・エンジニアリング
• 合成生物学

背景:

• 1,3-プロパンジオール (1,3-PDO) はポリトリメチレンテレフタレットの重要なモノマーである.
• ビタミンB12 (VB12) 補給による低耐性などの課題に直面しています.

研究 の 目的:

• 微生物の1,3-PDO生産の限界を克服し,ストレスの耐性を高め,代謝経路を最適化する.
• 粗製のグリセロールを用いた 1,3-PDO の高タイター,高収量微生物処理を開発する.

主な方法:

• 経路の再プログラムと適応的な実験室での進化により,Klebsiella pneumoniaeの菌株を設計した.
• 耐性菌株の高通量スクリーニングのための1,3-PDOバイオセンサを開発しました.
• ydaM ((L63V)) とpgaD遺伝子を改変して耐性を改善するために逆代謝工学を用いた.
• VB12とNADHコファクターの細胞内供給が強化される.

主要な成果:

• 初期エンジニアリング株で1,3-PDOタイトルの63.4g/Lを達成しました.
• 1,3-PDOタイトルは,経路の再プログラムによって49.1%増加しました.
• 1,3-PDOの耐性が62.5%向上し,リバースメタボリックエンジニアリングによって生産が15.9%向上した.
• 最終的な株 (FMME-51) を開発し,外部のVB12なしで48時間以内に0.52g/gの収穫量で138.6g/Lの1,3-PDOを生産しました.
• 原油グリセロールを基質として使用して製造された 122.7 g/L 1,3-PDO

結論:

• 1,3-PDOの微生物生産のためのKlebsiella pneumoniae株を成功裏に設計しました.
• 粗製のグリセロールから1,3-PDO合成のための堅固なプロセスを実証し,以前の制限を克服しました.
• 微生物の1,3-PDO生産において,これまでに報告された最も高い位数と収穫量を達成した.