Isotopically nonstationary (13)C flux analysis of cyanobacterial isobutyraldehyde production.
Isotopically nonstationary (13)C flux analysis of cyanobacterial isobutyraldehyde production.
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DOI：
10.1016/j.ymben.2017.05.001
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发表时间：
2017-07
影响因子：
8.4
通讯作者：
Young JD
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jazmin LJ;Xu Y;Cheah YE;Adebiyi AO;Johnson CH;Young JD
我们应用同位素非平稳13C代谢通量分析(INST-MFA)比较了野生型(WT)细长聚球藻PCC7942和产生异丁醛(IBA)的工程菌(SA590)的途径通量。通量图揭示了丙酮酸激酶(PK)反应步骤的潜在瓶颈，这与通量转移到涉及PEP羧基酶(PEPC)、苹果酸脱氢酶(MDH)和苹果酸酶(ME)的三步PK旁路途径有关。在SA590中过表达PK能显著提高IBA的比产能。在所提出的PK旁路途径中，这三种酶的单基因过表达也导致了IBA产量的改善，尽管程度低于PK过表达。在所提出的PK旁路途径中，三个基因中的两个基因(mdh和me)的组合过表达导致了比生产率的提高，这与单基因PK过表达所达到的效果相似。我们的工作展示了如何使用13C通量分析来识别潜在的代谢瓶颈和新的代谢途径，以及这些发现如何指导蓝藻的合理代谢工程，以增加所需分子的产量。
We applied isotopically nonstationary 13C metabolic flux analysis (INST-MFA) to compare the pathway fluxes of wild-type (WT) Synechococcus elongatus PCC 7942 to an engineered strain (SA590) that produces isobutyraldehyde (IBA). The flux maps revealed a potential bottleneck at the pyruvate kinase (PK) reaction step that was associated with diversion of flux into a three-step PK bypass pathway involving the enzymes PEP carboxylase (PEPC), malate dehydrogenase (MDH), and malic enzyme (ME). Overexpression of pk in SA590 led to a significant improvement in IBA specific productivity. Single-gene overexpression of the three enzymes in the proposed PK bypass pathway also led to improvements in IBA production, although to a lesser extent than pk overexpression. Combinatorial overexpression of two of the three genes in the proposed PK bypass pathway (mdh and me) led to improvements in specific productivity that were similar to those achieved by single-gene pk overexpression. Our work demonstrates how 13C flux analysis can be used to identify potential metabolic bottlenecks and novel metabolic routes, and how these findings can guide rational metabolic engineering of cyanobacteria for increased production of desired molecules.
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DOI：
10.1016/j.algal.2015.10.014
发表时间：
2015-11-01
影响因子：
5.1
作者：
Cheah, Yi Ern;Zimont, Allison J.;Peebles, Christie A. M.
通讯作者：
Peebles, Christie A. M.
影响因子：
2.1
作者：
de la Plaza, M;de Palencia, PF;Requena, T
通讯作者：
Requena, T
影响因子：
4.4
作者：
Niederholtmeyer, Henrike;Wolfstaedter, Bernd T.;Way, Jeffrey C.
通讯作者：
Way, Jeffrey C.
通过Synechocystis sp。探索用于乳酸光合作用的代谢工程设计原理。 PCC6803。
影响因子：
6.3
作者：
Angermayr SA;van der Woude AD;Correddu D;Vreugdenhil A;Verrone V;Hellingwerf KJ
通讯作者：
Hellingwerf KJ
影响因子：
5.2
作者：
Berla BM;Saha R;Immethun CM;Maranas CD;Moon TS;Pakrasi HB
通讯作者：
Pakrasi HB