使用Issatchenkia orientalis生产高产量的3-基酸
Shih-I Tan1,2,3, Sarang S Bhagwat2,3,4, Teresa A Martin1,2,3
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA.
我们设计了Issatchenkia orientalis酵母,以可持续生产3-Hydroxypropionic acid (3HP),这是一个关键的生物塑料前体. 这种耐酸酵母可以实现高产量,使生物制造具有成本效益.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 代谢工程是代谢工程.
- 工业微生物学 工业微生物学
背景情况:
- 生物制造为传统化学生产提供了一个可持续的替代方案.
- 3-基酸 (3HP) 是一种高价值的化学物质和生物塑料的前体,但具有成本效益的微生物生产具有挑战性.
- 东方酵母是一种耐酸酵母,具有低pH生物工艺的潜力.
研究的目的:
- 为了建立Issatchenkia orientalis作为一个强大的宿主,用于低pH的3-Hydroxypropionic酸 (3HP) 生合成.
- 识别和优化代谢途径,以实现高效的3HP生产.
- 为了评估使用这种工程酵母的3HP生产的经济可行性.
主要方法:
- 基因组规模建模以确定最佳生物合成途径 (β-氨酸途径).
- 序列相似性网络分析以发现高活性酶 (PAND,BAPAT,YDFG).
- 代谢工程策略包括基因整合,基因淘汰和基因过度表达.
- 使用低成本介质 (玉米液) 在受控的pH值下进行料批发发酵.
主要成果:
- 确定β-氨酸途径是3HP生产的最佳途径.
- 工程I. orientalis在摇瓶中达到29 g/L的标位,在料批发发酵中达到92 g/L的标位.
- 在pH4.0下获得高产量 (0.7g/g) 和生产率 (0.55g/L/h).
- 技术经济分析表明,在经济上可行的烯酸生产的潜力.
结论:
- 东方卫星 (Issatchenkia orientalis) 是一个有前途的平台,用于成本效益高的3HP生产.
- 优化的代谢工程和发酵条件显著提高了3HP的产量.
- 这项工作支持可持续生物塑料前体的工业商业化.
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