在生物电化学系统中增强生长的Cupriavidus necator与超氧化物脱酶的构造

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 微生物工程 微生物工程
• 可持续化学 可持续化学

背景情况:

• 生物电化学系统 (BES) 提供了一种有前途的途径,用于从二氧化碳中合成生物基产品,包括单细胞蛋白 (SCP),使用像Cupriavidus necator这样的微生物催化剂.
• 在BES中培养C. necator的一个主要限制是阴极室中产生的反应性氧物种 (ROS) 的有害影响,阻碍了细菌的生长和生产力.
• 制定减轻ROS毒性的策略对于优化BES中的SCP生产至关重要.

研究的目的:

• 设计能够容忍和减轻BES环境中产生的ROS的C. necator菌株.
• 为了研究超氧化物脱酶 (SOD) 细胞表面显示在分解有害的超氧化物离子激素中的有效性.
• 评估不同促进剂和信号对SOD显示和随后的细菌生长和SCP生产的影响.

主要方法:

• 工程设计的C. necator菌株的构建,使其在细胞表面上显示超氧化物脱酶 (SOD).
• 分析各种促进剂和信号对SOD表面显示效率的影响.
• 使用光实验验证蛋白质显示.
• 在BES中培养工程菌株并测量生长 (OD600) 和干细胞重量 (DCW).

主要成果:

• 工程化C. necatorCMS菌株 (pBAD-SOD-E-tag-IgAβ) 显示增强的生长,在7天内达到4.9 ± 1.0 OD600 (1.7 ± 0.3 g/L DCW).
• 取得的生产率为0.24 ± 0.04 g/L/d DCW,与野生型C. necator CMS (1.8 ± 0.3 OD600) 相比增加了2.7倍.
• 对SOD的细胞表面显示有效地减轻了ROS损伤,从而改善了细菌的性能.

结论:

• 细胞表面显示SOD是一种有效的策略,用于增强C. necator生长和SCP生产在ROS生成的BES.
• 这种工程方法为生产二氧化碳衍生SCP和其他有价值的化学物质提供了一种新且高效的方法.
• 这些发现为可持续生物生产的生物电化学系统中更强大的微生物培养铺平了道路.