使用金属有机框架封装的共同表达大肠杆菌使用D-酸的增强级联生物合成

科学领域:

• 生物催化和酶工程 生物催化和酶工程
• 材料科学和纳米技术
• 合成生物学 合成生物学

背景情况:

• D-乳酸 (D-PLA) 是一种有价值的性化合物,在制药和食品工业中具有应用.
• 目前使用全细胞生物催化剂的D-PLA合成方法在操作稳定性和可重复使用性方面面临挑战.
• 开发强大的和高效的生物催化剂对于可扩展的D-PLA生产至关重要.

研究的目的:

• 提高用于D-PLA合成的重组全细胞生物催化剂的稳定性和可重复使用性.
• 在金属有机框架 (MOF) ZIF-90.0上研究工程Escherichia coli (大肠杆菌) 的固定.
• 评估从L-phenylalanine中D-PLA的级联酶合成中固定E. coli@ZIF-90的性能.

主要方法:

• 在大肠杆菌中,L-氨基酸氧化酶,D-乳酸脱酶和葡萄糖脱酶的同时表达.
• 在ZIF-90 MOF上固定工程E. coli细胞.
• 固定大肠杆菌的物理和生物化学性质的表征@ZIF-90.
• 评估自由和固定细胞的催化活性,稳定性 (热,pH,操作) 和可重复使用性.

主要成果:

• 固定化的大肠杆菌@ZIF-90实现了高封装 (94.8%) 和活动恢复 (92.7%).
• 与自由细胞相比,E. coli@ZIF-90在恶劣条件 (酸性,性,热性,金属离子,有机试剂) 下表现出优越的稳定性.
• 固定细胞在储存8天后保持了75%以上的活性,在10个反应周期后保持了80%以上的活性,显著优于自由细胞.
• 使用E. coli@ZIF-90.0实现了25μg·L-1L-氨酸完全转化为D-PLA (17.8μg·L-1),其中≥99.5%的反体过量.

结论:

• 对ZIF-90的固定提供了一种有效的策略,可以为D-PLA生物合成创建强大的和可重复使用的全细胞生物催化剂.
• 大肠杆菌@ZIF-90增强的稳定性和活性为工业应用提供了一个有前途的平台.
• 这种方法有可能合成其他有价值的性化合物,超越D-PLA.