Integration of strain engineering with bioprocess engineering strategies to enhance biobased production of value-added chemicals

将菌株工程与生物过程工程策略相结合,以增强增值化学品的生物基生产

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2019-04611
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.4万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2021-01-01 至 2022-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

To date, most chemical products are still made via chemical processing with fossil fuels as raw materials, not only depleting fossil fuels but also generating significant amounts of greenhouse gases (GHGs). Hence, replacing chemical production with modern biobased production potentially offers a true solution to both GHG mitigation and sustainable manufacturing, realizing "low carbon" economy. The proposed research will target biotechnological development of novel engineered bacterial Escherichia coli strains and their associated bioprocessing strategies for clean, effective, economical, renewable, and sustainable production of value-added chemicals. Recently, we successfully demonstrated heterologous production of non-native 1-propanol and propionate in engineered E. coli through activation of a natural sleeping beauty mutase (Sbm) pathway. An important implication associated with our demonstration is that activation of the Sbm pathway introduces a C3-fermentative pathway with the formation of a non-native metabolite intermediate propionyl-CoA in E. coli. The presence of propionyl-CoA opens a wide avenue for novel bacterial synthesis of a selection of non-native high-value bioproducts from unrelated carbon sources using E. coli as a cell factory. In this proposed research, two valuable bioproducts derived from propionyl-CoA, i.e. 3-hydroxyvalerate (3-HV) and valerate, will be used for technological demonstration. First, we will apply various state-of-the-art microbial biotechnologies, including synthetic biology, genetic/genomic engineering, protein engineering, and metabolic engineering to further engineer these propanologenic (propanol-producing) E. coli strains for heterologous production of 3-HV and valerate. Additionally, we will explore these engineered bacterial strains for effective biotransformation using cheap feedstocks, including glycerol, lignocelluloses, and volatile fatty acids. Finally, we will characterize and optimize operating conditions and bioprocessing strategies for large-scale production and evaluate the economic feasibility of developed bioprocesses. It is anticipated that the success of the proposed research in developing effective biobased production platforms will mediate scientific and engineering advances in biomanufacturing, enhance economic feasibility of bioprocessing, and alleviate major environmental impacts caused by traditional chemical processing. The engineered bacterial strains and developed bioprocesses can be readily transferred to our Canadian industrial partners for commercialization, boosting Canada's technological leadership in biomanufacturing. In addition, the proposed research is highly multidisciplinary as its technological aspects cover both fundamental biological sciences and practical biochemical engineering applications; and therefore will be ideal for training of highly qualified personnel (HQP) meeting the challenges of the next generation of industrial biotechnology.
到目前为止,大多数化工产品仍然是以化石燃料为原料通过化学加工制成的,这不仅会消耗化石燃料,而且会产生大量的温室气体(GHGs)。因此,用现代生物基生产取代化学生产可能为温室气体减排和可持续制造提供真正的解决方案,实现“低碳”经济。拟议的研究将针对新型工程细菌大肠杆菌菌株的生物技术开发及其相关的生物处理策略,以实现清洁、有效、经济、可再生和可持续的增值化学品生产。最近,我们成功地在工程大肠杆菌中通过激活天然睡美人变位酶(SBM)途径来异源生产非天然正丙醇和丙酸。与我们的论证相关的一个重要含义是,SBM途径的激活引入了一条C3发酵途径,在大肠杆菌中形成了非天然代谢物中间产物丙酰辅酶A。丙酰辅酶A的存在为利用大肠杆菌作为细胞工厂从无关的碳源中合成一系列非天然高价值生物产品开辟了广阔的道路。在这项拟议的研究中,丙酰辅酶A衍生的两种有价值的生物产品,即3-羟基戊酸酯(3-HV)和戊酸酯,将用于技术演示。首先,我们将应用各种最先进的微生物生物技术,包括合成生物学、基因/基因组工程、蛋白质工程和代谢工程,进一步改造这些产生丙醇的大肠杆菌菌株,用于异源生产3-HV和戊酸酯。此外,我们将利用甘油、木质纤维素酶和挥发性脂肪酸等廉价原料探索这些工程菌株的有效生物转化。最后,我们将表征和优化大规模生产的操作条件和生物处理策略,并评估开发的生物工艺的经济可行性。预计拟议研究在开发有效的基于生物的生产平台方面的成功将促进生物制造的科学和工程进步,提高生物加工的经济可行性,并减轻传统化学加工造成的重大环境影响。经过改造的细菌菌株和开发的生物工艺可以很容易地转移到我们的加拿大工业合作伙伴进行商业化,增强加拿大在生物制造方面的技术领先地位。此外,拟议的研究是高度多学科的,因为其技术方面涵盖了基础生物科学和实际的生化工程应用;因此,将是培养迎接下一代工业生物技术挑战的高素质人才(HQP)的理想选择。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Chou, Perry其他文献

Chou, Perry的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Chou, Perry', 18)}}的其他基金

Integration of strain engineering with bioprocess engineering strategies to enhance biobased production of value-added chemicals
将菌株工程与生物过程工程策略相结合,以增强增值化学品的生物基生产
  • 批准号:
    RGPIN-2019-04611
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Integration of strain engineering with bioprocess engineering strategies to enhance biobased production of value-added chemicals
将菌株工程与生物过程工程策略相结合,以增强增值化学品的生物基生产
  • 批准号:
    RGPIN-2019-04611
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Biomanufacturing
生物制造
  • 批准号:
    1000211471-2009
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
Biomanufacturing
生物制造
  • 批准号:
    1000211471-2009
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
Biomanufacturing
生物制造
  • 批准号:
    1000211471-2009
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
Biomanufacturing
生物制造
  • 批准号:
    1000211471-2009
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
Biomanufacturing
生物制造
  • 批准号:
    1000211471-2009
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs
Developing membrane platform technology for manufacturing of clinical-grade bioproducts
开发用于制造临床级生物产品的膜平台技术
  • 批准号:
    363823-2007
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
Molecular and bioprocessing strategies in posttranslational processing to enhance recombinant protein production
翻译后加工中提高重组蛋白产量的分子和生物加工策略
  • 批准号:
    283237-2009
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Canada Research Chair in Novel Strategies for High-Level Recombinant Protein Production
加拿大高水平重组蛋白生产新策略研究主席
  • 批准号:
    1000202345-2004
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Canada Research Chairs

相似国自然基金

固定化Ochrobactrum sp. strain FJ1@Fe NPs协同去除水中内分泌干扰物17-雌二醇的机制
  • 批准号:
    2022J01649
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Pseudomonas sp. strain JS3051分解代谢2,3-二氯硝基苯的机理研究
  • 批准号:
    31900075
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于Rhodococcus sp. strain p52二噁英降解质粒接合转移的二噁英污染的基因强化修复机制研究
  • 批准号:
    21876100
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    66.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
古菌Haloferax sp. strain D1227 通过龙胆酸分解代谢3-苯丙酸的分子机理研究
  • 批准号:
    31570100
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Alcaligenes faecalis strain NR 异养脱氮途径及其酶调控机制
  • 批准号:
    51208534
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
Pannexin1通道蛋白与p38MAPK信号通路在应力刺激促进人MSC增殖成骨中的作用
  • 批准号:
    30973071
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
应变玻璃合金相变机理及其特性的原子模拟与实验验证
  • 批准号:
    50771079
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Novel Immunogens to Elicit Broadly Cross-reactive Antibodies That Target the Hemagglutinin Head Trimer Interface
新型免疫原可引发针对血凝素头三聚体界面的广泛交叉反应抗体
  • 批准号:
    10782567
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
Enabling AI-based Mouse Genetic Discovery
实现基于人工智能的小鼠基因发现
  • 批准号:
    10724522
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
Creation of Knockout Laboratory Opossums
淘汰赛实验室负鼠的创建
  • 批准号:
    10648854
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
Dual-Wavelength Blue Light Irradiation for Improved Treatment of Staphylococcus aureus Infections
双波长蓝光照射改善金黄色葡萄球菌感染的治疗
  • 批准号:
    10724476
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
Inducible HMGB1 antagonist for viral-induced acute lung injury.
诱导型 HMGB1 拮抗剂,用于治疗病毒引起的急性肺损伤。
  • 批准号:
    10591804
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
SEALPTSC Strain and Photonic Engineering Toward Stable, Efficient, and Large-scale All-perovskite Triple-junction Solar Cells
SEALPTSC 应变和光子工程实现稳定、高效和大规模全钙钛矿三结太阳能电池
  • 批准号:
    EP/Y029216/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Fellowship
Chiral Strain Engineering of Polar Semiconductors
极性半导体的手性应变工程
  • 批准号:
    2312944
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Molecularly Engineered Lectins for Intranasal Prophylaxis and Treatment of Coronaviruses
用于鼻内预防和治疗冠状病毒的分子工程凝集素
  • 批准号:
    10629566
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
Clinic-Ready MACH-1 Gene Gun for delivery of a universal influenza DNA vaccine
临床就绪的 MACH-1 基因枪,用于提供通用流感 DNA 疫苗
  • 批准号:
    10761364
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
AI-based genetic discovery for hearing loss
基于人工智能的听力损失基因发现
  • 批准号:
    10708476
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 2.4万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了