コーンストローからグルコースとキシロースを併用してCorynebacterium glutamicumによってコンドロイチンを生成する

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:

• コンドロイチン硫酸 (CS) は,骨格関節炎の治療と生物医学的な用途に不可欠です.
• 現在のCS生産方法は,低収量と高コストに苦しんでいます.
• これらの課題に取り組むには,CSの前駆体であるコンドロイチンの効率的な生物合成が不可欠です.

研究 の 目的:

• Corynebacterium glutamicumで高収量コンドロイチン生産プラットフォームを確立する.
• リンゴセルロースバイオマスのグルコースとキシロースの同時利用を可能にします.
• コンドロイトン生産のスケーラブルで費用対効果の高い方法を開発する.

主な方法:

• コンドロイチン合成遺伝子 (KfoC,KfoA) のコドン最適化
• 代謝経路の設計と 中間成分の最適化により,コンドロイチンの生産性が向上する.
• RBS-ライブラリ戦略を用いたキシロース代謝経路 (XIとワイムバーグ経路) の再構築と最適化.
• フードバッチ発酵とグルコースとキセロスの利用モジュールの統合

主要な成果:

• 中等分子量コンドロイチンの最高タイターは9.59±0.15g/Lで,C.グルタミウム (CgC25) で得られた.
• クシロース代謝モジュールを最適化した菌株 (CgRXIW) を成功裏に設計した.
• グルコースとキシロースを併用してコーンストーバー水解液から6.64 ±0.11 g/Lのコンドロイトンを生成する.

結論:

• C. グルタミカムの強力なグルコースとキシロスの共用メカニズムが確立された.
• 再生可能資源から費用対効果の高いコンドロイチン生産のためのスケーラブルなプラットフォームを開発しました.
• リンゴセルロースのバイオマスを用いた他の高価値化合物の生物合成の道を開いた.