Engineering synthetic C1 utilisation in non-conventional organisms for sustainable bioproduction

在非常规生物体中利用工程合成 C1 实现可持续生物生产

基本信息

  • 批准号:
    2602420
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2021 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Climate change is likely the most serious threat thus far to the continued wellbeing of humanity. Practical, applicable technologies are desperately needed to realise a truly sustainable future.On the one hand, carbon emissions from industry and methane emissions from agriculture are two key drivers of climate change. On the other hand, the inherent unsustainability of the petrochemical industry itself is a major roadblock to a circular economy. Significant efforts have been made to design microbiological systems to manufacture organic chemicals using biological systems, however these often rely on sugar feedstocks. Carbon dioxide and methane can be simply converted into microbial feedstock through electrical reduction into formic acid. This C1 compound can be consumed by formatotrophic microbes, which unfortunately are difficult to engineer to make useful products. Now, thanks to the development of synthetic biology and metabolic engineering, it is possible, though challenging, to engineer non-formatotrophic, industrial organisms to utilise formate as source of carbon and energy. In this project, the non-conventional, industrial yeast Yarrowia lipolytica will be engineered to both utilise formate as substrate and produce high-value products. This will be achieved by a combination of synthetic biology tools (Golden Gate, CRISPR, evolution engineering, metabolic models). In this strain design approach, it is expected to generate improved strains able to 1) tolerate high concentrations of formate 2) incorporate C1 substrates in their biomass 3) generate cellular energy and 4) produce high amount of industrially relevant products. In addition, the project will look into cell-to-cell variability in formate-based bioprocess, which is one of the current challenges of microbial biotechnology.
气候变化可能是迄今为止对人类持续福祉的最严重威胁。要实现真正可持续的未来,迫切需要实用、适用的技术。一方面,工业碳排放和农业甲烷排放是气候变化的两个关键驱动因素。另一方面,石化行业本身固有的不可持续性是循环经济的主要障碍。已经做出了重大努力来设计微生物系统以使用生物系统制造有机化学品,然而这些通常依赖于糖原料。二氧化碳和甲烷可以简单地通过电还原转化为甲酸而转化为微生物原料。这种C1化合物可以被甲酸营养微生物消耗,不幸的是,这些微生物很难被工程化以制造有用的产品。现在,由于合成生物学和代谢工程的发展,尽管具有挑战性,但有可能设计非富甲酸营养的工业生物体,以利用甲酸盐作为碳和能量的来源。在该项目中,非传统的工业酵母Yarrowia lipolytica将被改造为利用甲酸盐作为底物并生产高价值产品。这将通过合成生物学工具(金门,CRISPR,进化工程,代谢模型)的组合来实现。在该菌株设计方法中,预期产生能够1)耐受高浓度甲酸盐2)将C1底物掺入其生物质3)产生细胞能量和4)产生大量工业相关产物的改良菌株。此外,该项目还将研究甲酸盐生物过程中的细胞间变异性,这是微生物生物技术目前面临的挑战之一。

项目成果

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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
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