Development of a High-Throughput, In Vivo Selection Platform for NADPH-Dependent Reactions Based on Redox Balance Principles.
Development of a High-Throughput, In Vivo Selection Platform for NADPH-Dependent Reactions Based on Redox Balance Principles.
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DOI：
10.1021/acssynbio.8b00179
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发表时间：
2018-07-20
影响因子：
4.7
通讯作者：
Li H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang L;King E;Luo R;Li H
进行厌氧发酵的细菌必须保持氧化还原平衡。基于这一原理的体内代谢进化方案仅限于靶向NADH依赖性反应。在这里，我们开发了一个简单的，具体的，和高通量的生长为基础的选择平台，在体内的NADPH消耗反应，基于工程改造的NADPH生产的糖酵解途径在大肠杆菌。我们使用的选择系统中的一个依赖于NADPH的d-乳酸脱氢酶从德氏乳杆菌对NADPH的利用定向进化。通过一轮的选择，我们获得了多个酶的变体与上级NADPH依赖性的活动和蛋白质的表达水平，这些突变体可能作为重要的工具，在生物制造d-乳酸作为一个可再生的聚合物的构建块。重要的是，序列分析和计算蛋白质建模显示，在选择过程中不同的进化路径导致两种不同的辅因子结合模式，这表明我们的选择系统的高通量允许深入搜索蛋白质序列空间，以发现不同的候选序列。
Bacteria undergoing anaerobic fermentation must maintain redox balance. In vivo metabolic evolution schemes based on this principle have been limited to targeting NADH-dependent reactions. Here, we developed a facile, specific, and high-throughput growth-based selection platform for NADPH-consuming reactions in vivo, based on an engineered NADPH-producing glycolytic pathway in Escherichia coli. We used the selection system in the directed evolution of a NADH-dependent d-lactate dehydrogenase from Lactobacillus delbrueckii toward utilization of NADPH. Through one round of selection, we obtained multiple enzyme variants with superior NADPH-dependent activities and protein expression levels; these mutants may serve as important tools in biomanufacturing d-lactate as a renewable polymer building block. Importantly, sequence analysis and computational protein modeling revealed that diverging evolutionary paths during the selection resulted in two distinct cofactor binding modes, which suggests that the high throughput of our selection system allowed deep searching of protein sequence space to discover diverse candidates en masse.
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影响因子：
4.7
作者：
Cahn JK;Werlang CA;Baumschlager A;Brinkmann-Chen S;Mayo SL;Arnold FH
通讯作者：
Arnold FH
模型驱动的细胞内氧化还原状态调节以增加大肠杆菌中的异丁醇产量
影响因子：
6.3
作者：
Liu J;Qi H;Wang C;Wen J
通讯作者：
Wen J
影响因子：
15
作者：
Knaus T;Paul CE;Levy CW;de Vries S;Mutti FG;Hollmann F;Scrutton NS
通讯作者：
Scrutton NS
DOI：
10.1073/pnas.1200074109
发表时间：
2012-04-17
影响因子：
11.1
作者：
Lan, Ethan I.;Liao, James C.
通讯作者：
Liao, James C.
影响因子：
4.4
作者：
Shen, Claire R.;Lan, Ethan I.;Liao, James C.
通讯作者：
Liao, James C.