能够从葡萄糖生产高水平戊二酸的工程化谷氨酸棒杆菌菌株

KAIST的代谢工程研究小组开发了一种工程化的谷氨酸棒杆菌菌株，该菌株能够生产高水平的戊二酸，而不会产生葡萄糖副产物。这一新策略对于开发工程微生物以增值化学品为基础的生物生产将是有用的。

戊二酸，也称为戊二酸，是一种羧酸它被广泛用于各种应用，包括生产聚酯，聚酰胺，聚氨酯，戊二酸酐，1,5-戊二醇和5-羟基戊酸。戊二酸是使用各种基于石油的化学方法生产的，依赖于不可再生和有毒的原料。因此，已经采取了各种方法来从可再生资源生物地生产戊二酸。以前，KAIST的一个研究小组报道了通过引入恶臭假单胞菌基因开发了第一个生产戊二酸的大肠杆菌的方法，但是滴度很低。几项研究也报道了通过代谢工程改造的谷氨酸棒状杆菌生产戊二酸，但自C以来，似乎有可能进一步改善戊二酸的生产。

化学和生物分子工程学系的Taehee Han，Gi Bae Kim和著名教授Sang Yup Lee组成的研究小组解决了这个问题。他们的研究论文“通过L-赖氨酸过量生产的谷氨酸棒杆菌的系统代谢工程生产戊二酸”已于2020年11月16日在PNAS上在线发表。

这项研究报告了从L-赖氨酸过量生产者开始，能够有效生产戊二酸的经代谢工程改造的谷氨酸棒状杆菌菌株的开发。采用以下新颖的策略和方法来实现高水平的戊二酸生产。首先，通过引入恶臭假单胞菌基因重建谷氨酸棒杆菌的代谢途径以产生戊二酸。然后，进行了包括基因组，转录组和通量组在内的多组学分析，以了解L-赖氨酸过量生产菌株的表型。除了对宿主菌株的系统了解之外，还可以通过组学分析预测基因操作靶点，并将其运用于谷氨酸棒杆菌的工程改造中，从而开发出能够有效生产戊二酸的工程菌株。此外，首次发现了新的戊二酸出口商，该出口商用于通过增强产品排泄来进一步增加戊二酸的产量。最后但并非最不重要的一点是，培养条件已针对高水平戊二酸生产进行了优化。结果，最终的工程菌株能够通过分批补料发酵在69小时内产生105.3 g / L的戊二酸，这是有史以来的最高滴度。

李尚玉教授说：“有意义的是，我们能够开发出一种高效戊二酸生产商，该生产商能够以世界最高滴度生产戊二酸，而不会产生可再生碳源的任何副产物。这将进一步加快生物燃料的生产。制药/医疗/化工行业中的有价值的化学品。”

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