在以大肠杆菌为基础的无细胞系统中,以节约碳的方法生物制造酸盐

科学领域:

• 合成生物学 合成生物学
• 生物技术是生物技术.
• 生物化学工程 生物化学工程

背景情况:

• 甲是一种有前途的生物生产可再生原料,但由于毒性和微生物同化有限,它面临着挑战.
• 无细胞系统提供高效的碳和能源利用,但面临的局限性与酶净化成本或流量损失在酸盐的系统.

研究的目的:

• 设计一种基于溶酸盐的无细胞系统,以实现高效的生物酸盐同化和酸盐生产.
• 开发一个碳节约的平台,用于生物生产,使用酸盐作为原料.
• 为解决工业化工合成现有无细胞系统的局限性.

主要方法:

• 在以大肠杆菌为基础的系统中,从DNA中设计了一个八种酶通路.
• 现场辅助因子 (NADH) 再生和最小化背景反应的实施策略.
• 利用溶酸盐稀释和化学抑制剂来减少流量损失.
• 从甘氨酸,二碳酸盐和甲酸盐通过工程降解TCA和甲酸盐同化通路生产的酸盐.

主要成果:

• 通过在位NADH再生,马拉酸度提高了15倍.
• 使用溶酸盐稀释和抑制剂减少了6倍的背景反应.
• 在8小时内使用开发的无细胞平台生产了64μM的酸盐.
• 与传统的TCA循环损失相比,证明了43%的碳节约.
• 纳入0.13mol的CO2相当于每mol的糖氨酸料.

结论:

• 建立了一个强大的,节约碳的,基于酸盐的无细胞平台用于酸盐生产.
• 强调了无细胞系统在原型化碳节约途径和可持续生物生产方面的潜力.
• 确定高溶解酸盐成本是从酸盐中无细胞酸盐生产经济可行性的关键挑战.