酶和辅助因子工程提高d-酸盐脱水酶活性,以改善d-酸盐从d-酸盐中产生d-1,2,4-butanetriol的生产
Jingwen Chen1, Zhangyu Liu1, Dandan Mai1
1State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing, 211816, Jiangsu, China.
这项研究通过工程化d-xylonate脱水酶和优化铁硫集群合成来增强d-1,2,4-butanetriol (BTO) 产量. 改进的酶和SUF系统显著提高了d-xylose的BTO产量.
科学领域:
- 生物技术和代谢工程 生物技术和代谢工程
- 酶工程是什么? 酶工程是什么?
- 平台化学品的微生物生产
背景情况:
- d-1,2,4-butanetriol (BTO) 是一种有价值的C4平台化学物质,在军事和制药行业有应用.
- 从基纤维素衍生的d-洛中生物合成BTO是一种有前途的可持续生产途径.
- 由于d-基隆酸的积累,d-基隆酸脱水酶的低催化活性限制了有效的BTO生产.
研究的目的:
- 增强d-酸脱水酶 (YjhG) 的催化活性,以改善BTO生产.
- 优化铁硫[Fe-S]集群合成系统,以提高酶效率.
- 建立一个强大的微生物菌株,用于从d-xylose中产生高产量的BTO生物合成.
主要方法:
- 使用随机和位点定向和突变发生的d-xylonate脱水酶YjhG的酶工程.
- 评估和比较不同的铁硫[Fe-S]集群组装系统 (SUF,ISC,CSD).
- 用于从d-xylose生产BTO的重组菌株的构建和表征.
主要成果:
- 工程变体YjhGT325F显示d-酸消耗增加1.82倍,BTO生产增加1.34倍.
- 过度表达SUF[Fe-S]组装系统显著提高了YjhG的催化效率.
- 优化复合菌株 (BT-YjhGT325F-SUF) 从d-西洛斯获得了10.36g/L的BTO,其摩尔产量为73.6%,提高了1.88倍.
结论:
- 集成的酶和辅助因子工程有效地增强了d-xylonate脱水酶活性,用于BTO生产.
- SUF系统对于优化[Fe-S]集群合成和提高酶性能至关重要.
- 这项研究为通过代谢工程的高效d-1,2,4-BTO生产提供了基础.
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