工程大肠杆菌用于高水平的ergothioneine的生产
Luwen Zhang1, Jiawei Tang2, Songbai Yang2
1School of Pharmaceutical Sciences, Shanghai Engineering Research Center of Immunotherapeutics, Fudan University, Shanghai 201203, PR China; National Key Laboratory of Lead Druggability Research, China State Institute of Pharmaceutical Industry, Shanghai Institute of Pharmaceutical Industry, 285Gebaini Road, Pudong, Shanghai 201203, PR China.
工程化大肠杆菌通过先进的代谢工程实现了高水平的欧戈氨酸 (ERG) 生产. 微生物生物合成的这一突破为生产这种强大的抗氧化化合物提供了一种可持续和可扩展的方法.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 代谢工程是代谢工程.
- 微生物发酵 微生物发酵
背景情况:
- 埃尔戈氨酸 (ERG) 是一种由胺衍生的硫化合物,具有显著的抗氧化特性.
- 微生物生物合成为ERG生产提供了一个可持续和可扩展的替代方案.
- 以前的工程菌株表现出低ERG产量,需要进一步优化.
研究的目的:
- 为了设计大肠杆菌以生产高水平的ergothioneine (ERG).
- 通过结合代谢工程策略来提高ERG产量.
- 为ERG建立一个具有成本效益的微生物生物合成途径.
主要方法:
- 鉴定和演变一个关键的甲基转移酶增加催化活性.
- 结合性通路工程涉及硫氧化物合成酶和C-S酶.
- 使用核糖体结合点和促进体工程微调酶表达.
- 辅助因子工程可以提高S-adenosylmethionine的供应.
- 在5L发酵器中进行扩大规模的研究.
主要成果:
- 一种进化的甲基转移酶变体显示,催化活性增加了1.4倍.
- 最初的组合工程产生了产生297±3 mg/LERG.的菌株.
- 通过协同策略,S5菌株通过协同策略实现了453 ± 9 mg/L的ERG产量.
- 在5L发酵器中进行升级,在144小时内创下12161 ± 311 mg/L ERG的记录标位.
结论:
- 多种代谢工程策略的协同应用有效地提高了ERG生产.
- 开发的高产菌株S5为微生物ERG生物合成设定了新的基准.
- 这项研究为经济高效的大规模生产欧戈氨酸提供了基础.
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