β,γ-アルカンジオール合成のための自然に新しい生物学的経路のエンジニアリング

科学分野:

• バイオテクノロジー 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 合成生物学とは

背景:

• 線形鎖β,γ-アルカンジオールは,溶媒,バイオ燃料,化粧品の用途を持つ貴重な化学物質です.
• 一部の生物は自然に存在するが,その生物合成経路は十分に理解されていない.
• 新しい生物合成経路の探索は,持続可能な化学製品生産に不可欠です.

研究 の 目的:

• 線形鎖β,γ-アルカンジオール合成のためのアセトヒドロキシ酸合成酵素 (AHAS) 媒介カルボリゲーションを拡大する.
• エシェリキヤ大腸菌でヘキサン-2,3-ジオール (2,3-HDO) とペンタン-2,3-ジオール (2,3-PDO) を生成するための経路の開発と最適化.
• 様々なダイオルを生成するためのAHAS媒介カルボリゲーションの汎用性を実証する.

主な方法:

• AHAS媒介カルボリゲーションを用いたエンジニアリングされたE. coli.
• 2,3-HDO生産のための2つの異なる経路を開発しました:再設計されたクロストリディアル経路と人工的な逆転β酸化経路です.
• E. coli の内生性チオエステラーゼを阻害し,ダイオール産量を高める.

主要な成果:

• 2,3-HDO (152.2 mmまたは17.98 g/L) をグルコースから供給バッチバイオリアクターで大量に生産しました.
• 2,3-PDO (15.5mmまたは1.61g/L) をシェイクボスカルチャーで成功して合成した.
• 2つのターゲットダイオルの高い収量とタイターを実証し,設計された経路を検証しました.

結論:

• AHAS媒介カルボリゲーションは,線形鎖β,γ-アルカンジオールを合成するための多用途のプラットフォームです.
• エンジニアリングされたE. coli菌株は,再生可能な原料から2,3-HDOと2,3-PDOを効率的に生産することができます.
• この研究は,将来の他の線形鎖β,γ-ダイオルの生産のための基礎を築きます.