用Bacillus subtilis进行组合代谢工程,用于menaquinone-7生物合成
Xian Sun1,2,3, Xinyu Bi1,2, Guyue Li4
1Key Laboratory of Carbohydrate Chemistry and Biotechnology, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi, China.
Biotechnology and bioengineering
|July 5, 2024
概括
这项研究通过优化代谢途径,增强了Bacillus subtilis中menaquinone-7 (MK-7) 的产生. 工程策略显著增加了MK-7的产量,为这种重要的维生素K2形式的高效大规模生物生产铺平了道路.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 代谢工程是代谢工程.
- 微生物发酵 微生物发酵
背景情况:
- 维生素K2的一种形式menaquinone-7 (MK-7) 对骨健康和预防动脉化至关重要.
- 微生物发酵为MK-7生产提供了具有成本效益的方法,但效率受到基质供应,前体合成和酶活性的限制.
研究的目的:
- 通过代谢工程来增强 Bacillus subtilis 中的 MK-7 合成.
- 克服基质供应,前体合成和关键酶效率的局限性,以改善MK-7的生产.
主要方法:
- 增强糖醇新陈代谢以增加3-脱氧-阿拉比诺-赫普图隆酸7-酸盐 (DHAP) 的供应.
- 利用基因组规模的代谢建模来指导中央碳代谢优化的淘汰策略.
- 引入异质基因并使用融合表达来增加甲基利酸盐通路中的流量.
主要成果:
- 优化糖代谢增加了MK-7标位从231.0至259.7毫克/升.
- 通过基因淘汰的代谢工程提高了MK-7的产量,达到318.3 mg/L.
- 进一步的路径工程导致MK-7标位为451.0 mg/L (摇瓶) 和474.0 mg/L (50L生物反应器).
结论:
- 代谢工程策略有效地改善了Bacillus subtilis的MK-7合成.
- 该研究确定并解决了MK-7生物合成途径中的关键瓶.
- 实现了MK-7生产的显著增加,为工业规模的生物生产奠定了基础.
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