Metabolic Engineering of Escherichia coli for High-Level Production of (R)-Acetoin from Low-Cost Raw Materials.
Metabolic Engineering of Escherichia coli for High-Level Production of (R)-Acetoin from Low-Cost Raw Materials.
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利用大肠杆菌的代谢工程以低成本原料高水平生产 (R)-乙偶姻
DOI：
10.3390/microorganisms11010203
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发表时间：
2023-01-13
期刊：
影响因子：
4.5
通讯作者：
Xie, Nengzhong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Diao, Mengxue;Chen, Xianrui;Li, Jing;Shi, Ya'nan;Yu, Bo;Ma, Zhilin;Li, Jianxiu;Xie, Nengzhong
乙偶姻是一种重要的四碳平台化合物，用途广泛。光学纯的（R）-乙偶姻比消旋体更有价值，可用于光学活性α-羟基酮衍生物、药物和液晶复合物的不对称合成。作为一种细胞毒性溶剂，高浓度的乙偶姻严重限制了培养性能，并阻碍了细胞工厂的乙偶姻产量。在这项研究中，推定的基因，可能会提高乙偶姻大肠杆菌的抗性筛选。为了获得高产菌株，将鉴定的乙偶姻抗性基因过表达，并通过优化关键基因的拷贝数来加强（R）-乙偶姻的合成途径。工程菌E.大肠杆菌GXASR-49 RSF菌株在3L发酵罐中以非食品原料进行补料分批发酵，（R）-乙偶姻的产量为81.62g/L，对映体纯度为96.5%。将本研究中开发的系统方法与使用低成本的原料相结合，显示出通过这种具有成本效益的生物技术方法生产（R）-乙偶姻的巨大潜力。
Acetoin is an important four-carbon platform chemical with versatile applications. Optically pure (R)-acetoin is more valuable than the racemate as it can be applied in the asymmetric synthesis of optically active α-hydroxy ketone derivatives, pharmaceuticals, and liquid crystal composites. As a cytotoxic solvent, acetoin at high concentrations severely limits culture performance and impedes the acetoin yield of cell factories. In this study, putative genes that may improve the resistance to acetoin for Escherichia coli were screened. To obtain a high-producing strain, the identified acetoin-resistance gene was overexpressed, and the synthetic pathway of (R)-acetoin was strengthened by optimizing the copy number of the key genes. The engineered E. coli strain GXASR-49RSF produced 81.62 g/L (R)-acetoin with an enantiomeric purity of 96.5% in the fed-batch fermentation using non-food raw materials in a 3-L fermenter. Combining the systematic approach developed in this study with the use of low-cost feedstock showed great potential for (R)-acetoin production via this cost-effective biotechnological process.
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