在Acetivibrio热细胞中,6-酸果酶反应既依赖ATP,又依赖酸盐
Jeroen G Koendjbiharie1, Teun Kuil1, Carolus M K Nurminen1
1Department of Industrial Biotechnology, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden.
通过用ATP-Pfk替代依赖于酸酶的6-酸果酶 (PPi-Pfk),提高了乙醇生产. 这增强了糖解和纤维素的吸收,这对于林氏纤维素生物燃料应用至关重要.
科学领域:
- 代谢工程是代谢工程.
- 合成生物学 合成生物学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 亚维布里奥热细胞是一种有前途的微生物,用于生产纤维素乙醇.
- 由于其中心代谢中的热力学驱动力较低,工业应用受到产品产量较低的限制.
- 生物体具有ATP和酸盐依赖的6-酸果酶 (PPi-Pfk) 酶,PPi-Pfk以前参与限制代谢流量.
研究的目的:
- 研究依赖ATP和PPi的6-酸果酸酶 (PFK) 在Acetivibrio热细胞的中心代谢中的作用.
- 为了改造A.热细胞来增强糖分溶解流并改善基纤维素乙醇生产.
- 了解PPi-Pfk对糖解的调节和贡献,并确定酸盐 (PPi) 的潜在来源.
主要方法:
- 对A.热细胞的基因改造,用细胞溶酸酸酶和转酸酶取代PPi-Pfk,使得本地ATP-Pfk能够携带糖溶性流.
- 一个 ΔPPi-Pfk 突变菌株的构建和实验室进化.
- 动态建模用于分析酶相互作用和代谢流量.
- 测量生物质特异性蜂菌的吸收率.
主要成果:
- 将PPi-Pfk替换为细胞溶性铁酸盐酶和转酸酶,使得原生ATP-Pfk能够支持全部的糖溶性流.
- 动力建模显示,PPi抑制ATP-Pfk可以防止徒劳循环,这表明PPi-Pfk对于驱动糖解并非必不可少.
- ΔPPi-Pfk菌株的实验室进化发现了GreA转录延长因子的突变,这表明转录是合成PPi的来源.
- 改造的A.热细胞菌株实现了最高的生物质特异性纤维素菌吸收率,即2.2g/g (x) /h.
结论:
- 以前,ATP-Pfk对糖解的贡献被低估了,而PPi-Pfk对驱动该途径并不重要.
- 酸盐 (PPi) 起着调节作用,防止当两种PFK都活跃时徒劳循环.
- 转录,可能受到GreA等因素的调节,是一种被低估的合成 PPi的来源.
- 工程工作已经显著提高了A.热细胞的性能,用于整合生物处理和基纤维素乙醇生产.
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