Issatchenkia orientalisを用いた3-ヒドロキシプロピオン酸の高収率生産

科学分野:

• バイオテクノロジー; 代謝工学; 工業微生物学

背景:

• バイオ製造は、従来の化学生産に代わる持続可能な選択肢を提供します。 3-ヒドロキシプロピオン酸（3HP）は高価値化学品であり、バイオプラスチックの前駆体ですが、費用対効果の高い微生物生産は困難です。 Issatchenkia orientalisは、低pHバイオプロセスに適した耐酸性酵母です。

研究 の 目的:

• Issatchenkia orientalisを、低pHでの3-ヒドロキシプロピオン酸（3HP）生合成のための堅牢な宿主として確立すること。 効率的な3HP生産のための代謝経路を特定し、最適化すること。 このエンジニアリング酵母を用いた3HP生産の経済的実行可能性を評価すること。

主な方法:

• ゲノム規模モデリングによる最適な生合成経路（β-アラニン経路）の特定。 配列類似性ネットワーク分析による高活性酵素（PAND、BAPAT、YDFG）の発見。 遺伝子導入、遺伝子ノックアウト、遺伝子過剰発現を含む代謝工学的戦略。 管理されたpHでの低コスト培地（トウモロコシ浸漬液）を用いた流加培養。

主要な成果:

• 3HP生産に最適な経路としてβ-アラニン経路が特定されました。 エンジニアリングされたI. orientalisは、フラスコ培養で29 g/L、流加培養で92 g/Lの力価を達成しました。 pH 4で高い収率（0.7 g/g）と生産性（0.55 g/L/h）が得られました。 技術経済性分析により、アクリル酸生産の経済的実行可能性が示唆されました。

結論:

• Issatchenkia orientalisは、費用対効果の高い3HP生産のための有望なプラットフォームです。 最適化された代謝工学と培養条件は、3HP生産を大幅に向上させます。 本研究は、持続可能なバイオプラスチック前駆体の工業的商業化を支持するものです。