Engineering Escherichia coli for production of C₁₂-C₁₄ polyhydroxyalkanoate from glucose.
Engineering Escherichia coli for production of C₁₂-C₁₄ polyhydroxyalkanoate from glucose.
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DOI：
10.1016/j.ymben.2012.08.003
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发表时间：
2012-11
影响因子：
8.4
通讯作者：
Pfleger, Brian F.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Agnew, Daniel E.;Stevermer, Amanda K.;Youngquist, J. Tyler;Pfleger, Brian F.
对可持续材料的需求促进了能够从可再生基质合成产品的微生物的发展。聚羟基脂肪酸酯 (PHA)（微生物衍生的聚酯）商业化生产面临的挑战是设计代谢途径，从不相关的可再生来源生产具有所需单体组成的聚合物。在这里，我们展示了将葡萄糖转化为主要由 3-羟基十二烷酸酯单体组成的中链长度 (mcl)-PHA 的代谢途径。该途径结合了脂肪酸生物合成、生成所需 C12 和 C14 脂肪酸的酰基-ACP 硫酯酶、将脂肪酸转化为 (R)-3-羟酰基-CoA 的 β-氧化作用以及 PHA 聚合酶。一项重要发现是，大肠杆菌在有氧条件下表达参与 β-氧化的酶的多个拷贝。为了生产聚羟基十二烷酸酯，在大肠杆菌 ΔfadRABIJ 中过表达酰基-ACP 硫酯酶 (BTE)、烯酰基-CoA 水合酶 (phaJ3) 和 mcl-PHA 聚合酶 (phaC2)。通过表达酰基辅酶 A 合成酶，产量提高了超过 15% CDW，这是报道的来自不相关碳源的特定组合物的 mcl-PHA 的最高产量。
Demand for sustainable materials motivates the development of microorganisms capable of synthesizing products from renewable substrates. A challenge to commercial production of polyhydroxyalkanoates (PHA), microbially derived polyesters, is engineering metabolic pathways to produce a polymer with the desired monomer composition from an unrelated and renewable source. Here, we demonstrate a metabolic pathway for converting glucose into medium-chain-length (mcl)-PHA composed primarily of 3-hydroxydodecanoate monomers. This pathway combines fatty acid biosynthesis, an acyl-ACP thioesterase to generate desired C12 and C14 fatty acids, β-oxidation for conversion of fatty acids to (R)-3-hydroxyacyl-CoAs, and a PHA polymerase. A key finding is that Escherichia coli expresses multiple copies of enzymes involved in β-oxidation under aerobic conditions. To produce polyhydroxydodecanoate, an acyl-ACP thioesterase (BTE), an enoyl-CoA hydratase (phaJ3), and mcl-PHA polymerase (phaC2) were overexpressed in E. coli ΔfadRABIJ. Yields were improved through expression of an acyl-CoA synthetase resulting in production over 15% CDW – the highest reported production of mcl-PHA of a defined composition from an unrelated carbon source.
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