全细胞生物转化系统,以有效地从L-氨酸中合成埃舍里奇亚大肠杆菌中的单质醇
Mingtao Zhao1, Baohui Zhang1, Xiaofeng Wu1
1State Key Laboratory of Microbial Metabolism, School of Life Sciences and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan RD. Minhang District, Shanghai 200240, China.
Journal of agricultural and food chemistry
|June 20, 2024
概括
研究人员开发了全细胞生物转化系统,以有效地从l-tyrosine中合成宝贵的单醇,如p-coumaryl酒精. 大肠杆菌中的这种工程路径为生产这些化合物提供了一个有前途的生物技术方法.
科学领域:
- 生物技术和合成生物学
- 代谢工程是代谢工程.
- 生物催化剂是一种生物催化剂.
背景情况:
- 单质醇及其衍生物具有显著的药物和生理特性,包括抗氧化和抗炎作用.
- 这些有价值的化合物的化学合成具有挑战性,需要使用替代生产方法.
- 开发高效的生物合成路径对于获得各种应用的单烯来说至关重要.
研究的目的:
- 设计全细胞生物转化系统,以有效生物合成p-coumaryl,caffeyl和coniferyl酒精.
- 为了利用碳酸盐还原酶 (CAR) 介导的途径从l-tyrosine生产单质醇.
- 建立一个强大的微生物平台,以可持续生产关键的monolignol前体.
主要方法:
- 工程化大肠杆菌BL21 (DE3) 菌株表达多种酶,包括l-铁氨酸酶 (FjTAL),碳酸盐减少酶 (SruCAR),酒精脱酶 (YqhD),化酶 (HpaBC) 和咖啡酸3-O-甲基转移酶 (COMT).
- 构建了三个不同的酶级联:FjTAL-SruCAR-YqhD,FjTAL-SruCAR-YqhD-HpaBC,以及FjTAL-SruCAR-YqhD-HpaBC-COMT. 这三种不同的酶级联的构建.
- 优化全细胞生物转化过程使用l-tyrosine作为起始基质.
主要成果:
- 实现了高产的目标单质醇:1028.5 mg/L的p-coumaryl酒精,1015.3 mg/L的咖啡醇和411.4 mg/L的针状醇.
- 证明了令人印象深刻的生产率:p-coumaryl酒精为257.1 mg/L/h,咖啡醇为203.1 mg/L/h,醇为82.3 mg/L/h.
- 从不同度的l-tyrosine中成功制造出单醇,突出显示了该系统的效率.
结论:
- 工程化大肠杆菌菌株为p-coumaryl,caffeyl和coniferyl酒精的微生物生物合成提供了一个高效和可行的策略.
- 这项研究表明,在全细胞生物催化中,CAR介导的途径有潜力产生有价值的化合物.
- 开发的生物转化系统为化学合成提供了一个可持续的替代方案,用于获取单醇及其衍生物.
