在大肠杆菌中通过模块化分子工程高水平生产维生素K2
Zelin Lu1, Zhongshi Huang1, Zhengyin Wu1
1Medical Enzyme Engineering Center, CAS Key Lab of Bio-Medical Diagnostics, Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, 88 Keling Road, Suzhou, Jiangsu Province, 215004, China.
Synthetic and systems biotechnology
|December 1, 2025
概括
研究人员对大肠杆菌进行了基因工程,以提高维生素K2的重要形式menaquinone-7 (MK-7) 的产量. 这种代谢工程策略显著增加了MK-7的产量,为工业规模的微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.
- 微生物生产 微生物生产
背景情况:
- menaquinone-7 (MK-7) 是一种重要的维生素K2,具有重要的营养和制药价值.
- 微生物生产MK-7正因其潜在的工业应用而引起人们的注意.
研究的目的:
- 使用综合代谢工程方法增强大肠杆菌中MK-7生物合成.
- 为了识别和克服MK-7生产途径中的瓶.
主要方法:
- 重新连接细胞膜容量和酸盐代谢,以优化前体供应用于美酸盐 (MVA) 途径.
- 使用阿拉比诺斯诱导过度表达关键酶 (BsHepPPS,EcMenA,BsUbiE).
- 使用理性蛋白质工程和随机突变发生来改善EcMenA酶活性.
- 优化EcMenA表达使用核糖体结合部位通过生成网络重新设计.
- 在50L生物反应堆中扩大MK-7的生产规模.
主要成果:
- 确定EcMenA是MK-7生物合成的主要瓶.
- 改造的EcMenA突变G110W使MK-7的产量增加了57.2% (102.55 mg/L).
- 开发了一个G110W-Q57T双突变,进一步将MK-7的产量增加了72% (176.38 mg/L).
- 优化表达卡塞特将MK-7标位提高到摇瓶中的227.53毫克/升.
- 在50L生物反应器中达到2.18g/L的最大MK-7标位.
结论:
- 建立了一个系统的框架,通过代谢重新连接,酶工程和表达优化来增强MK-7的生产.
- 在微生物宿主中展示了工业规模MK-7生产的强大平台.
- 工程化大肠杆菌菌株为高效和可扩展的MK-7制造提供了一个有希望的解决方案.
