Оптимизация аэробного синтеза янтарной кислоты из глюкозы рекомбинантными штаммами Escherichia coli по варианту цикла трикарбоновых кислот, опосредованному действием 2-кетоглутарат-декарбоксилазы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Оптимизирован биосинтез янтарной кислоты из глюкозы ранее сконструированным штаммом E. coli SUC1.0 (pMW119-kgd) (MG1655 ∆ackA-pta, ∆poxB, ∆ldhA, ∆adhE, ∆ptsG, PLglk, PtacgalP, ∆aceBAK, ∆glcB, ∆sdhAB, pMW119-kgd). Выход целевого вещества повышен при активации в штамме варианта цикла трикарбоновых кислот, опосредованного действием гетерологичной 2-кетоглутарат-декарбоксилазы, за счет интенсификации анаплеротического формирования щавелевоуксусной кислоты. Инактивация в штамме неспецифичной тиоэстеразы YciA не оказывала значимого влияния на биосинтетические характеристики продуцента. Повышение экспрессии нативной фосфоенолпируваткарбоксилазы обеспечивало рост выхода целевого соединения рекомбинантом, синтезирующим янтарную кислоту в реакциях природного цикла трикарбоновых кислот, с 25 до 42%, и с 67 до 75% при индуцированной экспрессии 2-кетоглутарат-декарбоксилазы Mycobacterium tuberculosis. Экспрессия в штамме гена пируваткарбоксилазы Bacillus subtilis приводила к росту выхода янтарной кислоты до 84%. Функционируя в режиме полноклеточного биокатализатора, сконструированный штамм SUC1.0 PL-pycA (pMW119-kgd) демонстрировал коэффициент конверсии субстрата в целевой продукт, достигающий 93%, приближающийся к теоретическому максимуму.

Об авторах

А. Ю. Скороходова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии”
Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sasha.skorokhodova@gmail.com
Россия, 117312, Москва

А. Ю. Гулевич

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии”
Российской академии наук

Email: sasha.skorokhodova@gmail.com
Россия, 117312, Москва

В. Г. Дебабов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии”
Российской академии наук

Email: sasha.skorokhodova@gmail.com
Россия, 117312, Москва

Список литературы

  1. Mazzoli R. // Fermentation. 2021 V. 7. № 4. 248. https://doi.org/10.3390/fermentation7040248
  2. Escanciano I.A., Wojtusik M., Esteban J., Ladero M., Santos V.E. // Fermentation. 2022. V. 8. № 8. 368. https://doi.org/10.3390/fermentation8080368
  3. Guettler M.V., Rumler D., Jain M.K. // Int. J. Syst. Bacteriol. 1999. V. 49. P. 207–216.
  4. Nghiem N.P., Davison B.H., Suttle B.E., Richardson G.R. // Appl. Biochem. Biotechnol. 1997. V. 63–65. P. 565–576.
  5. Lee P.C., Lee S.Y., Hong S.H., Chang H.N. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2002. V. 58. № 5. P. 663–668.
  6. Liu X., Zhao G., Sun S., Fan C., Feng X.m, Xiong P. // Front. Bioeng. Biotechnol. 2022. V. 10. 843887. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.843887
  7. Скороходова А.Ю., Гулевич А.Ю., Моржакова А.А., Шакулов Р.С., Дебабов В.Г. // Биотехнология. 2012. № 2. С. 8–20.
  8. Skorokhodova A.Y., Morzhakova A.A., Gulevich A.Y., Debabov VG. // J. Biotechnol. 2015. V. 214. P. 33–42.
  9. Lin H., Bennett G.N., San K.Y. // Metab. Eng. 2005. V. 7. № 2. P. 116–127.
  10. Park S.J., Chao G., Gunsalus R.P. // J. Bacteriol. 1997. V. 179. № 13. P. 4138–4142.
  11. Скороходова А.Ю., Стасенко А.А., Гулевич А.Ю., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2018. Т. 54. № 3. С. 244–252.
  12. Skorokhodova A.Y., Gulevich A.Y., Debabov V.G. // Biotechnol. Rep. 2022. V. 33. e00703.https://doi.org/10.1016/j.btre.2022.e00703
  13. Skorokhodova A.Y., Stasenko A.A., Krasilnikova N.V., Gulevich A.Y., Debabov V.G. // Fermentation. 2022. V. 8. № 12. 738.https://doi.org/10.3390/fermentation8120738
  14. Tian J., Bryk R., Itoh M., Suematsu M., Nathan C. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. № 30. P. 10670–10675.
  15. Zhang S., Bryant D.A. // Science. 2011. V. 334. № 6062. P. 1551–1553.
  16. Sambrook J., Fritsch E., Maniatis T. // Molecular Cloning: a Laboratory Manual, 2nd Ed., N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. 1659 p.
  17. Datsenko K.A., Wanner B.L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. № 12. P. 6640–6645.
  18. Каташкина Ж.И., Скороходова А.Ю., Зименков Д.В., Гулевич А.Ю., Минаева Н.И., Дорошенко В.Г., Бирюкова И.В., Машко С.В. // Молекулярная биология. 2005. Т. 39. № 5. С. 823–831.
  19. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. № 2. С. 117–126.
  20. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Ермишев В.Ю., Крылов А.А., Минаева Н.И., Полонская З.М., Зименков Д.В., Бирюкова И.В., Машко С.В. // Молекулярная биология. 2009. Т. 43. № 3. С. 547–557.
  21. Гулевич А.Ю., Сконечный М.С., Сухоженко А.В., Скороходова А.Ю., Дебабов В.Г. // Биотехнология. 2015. № 2. С. 46–54.
  22. Clomburg J.M., Vick J.E., Blankschien M.D., Rodríguez-Moyá M., Gonzalez R. // ACS Synth. Biol. 2012. V. 1. P. 541–554.
  23. Jitrapakdee S., St. Maurice M., Rayment I., Cleland W.W., Wallace J.C., Attwood P.V. // Biochem. J. 2008. V. 413. № 3. P. 369–387.
  24. Скороходова А.Ю., Гулевич А.Ю., Дебабов В.Г. // Биотехнология. 2018. Т. 34. № 2. С. 18–25.
  25. Chang D.E., Shin S., Rhee J.S., Pan J.G. // J. Bacteriol. 1999. V. 181. № 21. P. 6656–6663.
  26. Burgard A., Burk M.J., Osterhout R., Van Dien S., Yim H. // Curr. Opin. Biotechnol. 2016. V. 42. P. 118–125.
  27. Seol W., Shatkin A.J. // J. Biol. Chem. 1992. V. 267. № 9. P. 6409–6413.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (375KB)
Метаданные

© А.Ю. Скороходова, А.Ю. Гулевич, В.Г. Дебабов, 2023