系统的代谢工程Zymomonas mobilis用于β-farnesene的生产
Yubei Xiao1, Xuemei Tan1, Qiaoning He1
1State Key Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Engineering, School of Life Sciences, Hubei University, Wuhan, China.
Frontiers in bioengineering and biotechnology
|June 3, 2024
概括
Zymomonas mobilis被设计为β-farnesene的生产,通过基因改造和发酵优化实现13倍增加至159.70 mg/L. 这项研究确定了提高工业微生物中类生产的关键瓶.
科学领域:
- 代谢工程是代谢工程.
- 合成生物学 合成生物学
- 微生物生物技术 微生物生物技术
背景情况:
- 齐莫莫纳斯莫比利斯是一种能够从法纳西尔酸盐 (FPP) 生产霍帕诺酸的乙醇菌细菌.
- FPP是通过β-farnesene合成酶进行β-farnesene合成的前体.
- 工程Z. mobilis生产β-法素需要理解和克服代谢瓶.
研究的目的:
- 探索在Zymomonas mobilis中生产β-法尔内的可行性并确定瓶.
- 选异质β-法纳合成酶并优化它们的表达以提高生产.
- 调查辅因子平衡和代谢途径工程策略,以改善β-法纳标位.
主要方法:
- 选五种异质β-farnesene合成酶,其中来自Artemisia annua的AaBFS显示出最大的潜力.
- 优化AaBFS表达,使用强大的构成性促进剂 (Pgap) 和基因工程策略 (多重等离子体,基因组集成).
- 通过过度表达zwf和ppnK来研究辅因子NADPH平衡,并通过过度表达dxs,ispG和ispH来增强美瓦隆酸途径.
- 优化发酵,包括C/N比率,小瓶工作容量,以及介质/多德干比率.
主要成果:
- 来自Artemisia annua的AaBFS合成酶显示了最高的β-法纳标位.
- 与Pgap-AaBFS的重组菌株相比,与Ptet-AaBFS相比,获得了显著更高的标位.
- 过度表达策略和辅因子平衡 (zwf) 改善了β-法素的产生.
- 增强美瓦酸通路 (dxs, ispG, ispH) 进一步增加了标位.
- 最后的发酵优化导致β-法纳标位达到159.70 mg/L,几乎提高了13倍.
结论:
- Zymomonas mobilis可以被设计成一种可行的宿主,用于β-法纳的生产.
- 表达水平,辅助因子的可用性和前体路径流量是关键的瓶.
- 这项研究为Z. mobilis细胞工厂的合理设计提供了基础,用于化物生产.
