Optimization of 1,3-butanediol biosynthesis from glucose through the inverted fatty acid β-oxidation pathway by recombinant Escherichia coli strains

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

In derivatives of Escherichia coli strain MG1655 ∆ackA-pta, ∆poxB, ∆ldhA, ∆adhE, devoid of mixed-acid fermentation pathways, the expression of native L-1, 2-propanediol oxidoreductase and NADPH-dependent aldehyde reductase genes, fucO and yqhD, was enhanced, and Clostridium saccharoperbutylacetonicum butyraldehyde dehydrogenase gene, bld, was expressed. The ability to biosynthesize 1,3-butanediol from glucose resulting from functional reversal of fatty acid β-oxidation was ensured in the recombinants due to the increased expression of the atoB and fadB genes encoding acetyl-CoA C-acetyltransferase and bifunctional (S)-3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase/enoyl-CoA hydratase. Anaerobic substrate to target product conversion of 0.2 mol/mol was achieved with ~4 mM 1,3-butanediol accumulation. When the intracellular availability of NADH equivalents was increased due to constitutive expression of genes of pyruvate dehydrogenase complex, aceEF-lpdA, the conversion of glucose to 1,3-butanediol increased up to ~0.3 mol/mol with accumulation of the target product at the level of ~7 mM. Enhanced expression of the membrane-bound transhydrogenase genes, pntAB, led to the synthesis of 9.5 mM 1,3-butanediol by the yqhD-overexpressing strain with a yield of 0.4 mol/mol.

Авторлар туралы

A. Gulevich

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”

Email: andrey.gulevich@gmail.com
Moscow, 117312 Russia

A. Skorokhodova

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”

Email: andrey.gulevich@gmail.com
Moscow, 117312 Russia

V. Debabov

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology”

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: andrey.gulevich@gmail.com
Moscow, 117312 Russia

Әдебиет тізімі

  1. Matsuyama A., Yamamoto H., Kawada N., Kobayashi Y. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2001. V. 11. № 4–6. P. 513–521.
  2. Kataoka N., Vangnai A.S., Tajima T., Nakashimada Y., Kato J. // J. Biosci. Bioeng. 2013. V. 115. № 5. P. 475–480.
  3. Sun D., Li Y., Yang C., Su J., Yamada Y., Sato S. // Fuel. Process. Technol. 2020. V. 197. 106193. https://doi: 10.1016/j.fuproc.2019.106193
  4. Patel R.N. // Stereoselective Biocatalysis, N.Y.: Marcel Dekker, Inc., 2000. 932 p.
  5. Boaz N.W., Ponasik J.A., Large S.E. // Tetrahedron Lett. 2006. V. 47. № 24. P. 4033–4035.
  6. Yoo J.I., Sohn Y.J., Son J., Jo S.Y., Pyo J., Park S.K., et al. // Biotechnol. J. 2022. V. 17. № 3. e2000451. https://doi: 10.1002/biot.202000451
  7. Nemr K., Müller J.E.N., Joo J.C., Gawand P., Choudhary R., Mendonca B., et al. // Metab. Eng. 2018. V. 48. P. 13–24.
  8. Kim T., Stogios P.J., Khusnutdinova A.N., Nemr K., Skarina T., Flick R. et al. // J. Biol. Chem. 2020. V. 295. № 2. P. 597–609.
  9. Liu Y., Cen X., Liu D., Chen Z. // ACS Synth. Biol. 2021. V. 10. № 8. P. 1946–1955.
  10. Islam T., Nguyen-Vo T.P., Gaur V.K., Lee J., Park S. // Bioresour. Technol. 2023. V. 76. 128911. https://doi: 10.1016/j.biortech.2023.128911
  11. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Стасенко А.А., Шакулов Р.С., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2016. Т. 52. № 1. С. 21–29.
  12. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Дебабов В.Г. // Биотехнология. 2019. Т. 35. № 5. С. 12–19.
  13. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Моржакова А.А., Антонова С.В., Сухоженко А.В., Шакулов Р.С., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2012. Т. 48. № 4. С. 383–388.
  14. Sambrook J., Fritsch E., Maniatis T. // Molecular Cloning: a Laboratory Manual, 2 nd Ed., N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. 1659 р.
  15. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. № 2. С. 117–126.
  16. Datsenko K.A., Wanner B.L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. № 12. Р. 6640–6645.
  17. Каташкина Ж.И., Скороходова А.Ю., Зименков Д.В., Гулевич А.Ю., Минаева Н.И., Дорошенко В.Г. и др. // Молекулярная биология. 2005. Т. 39. № 5. С. 823–831.
  18. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Ермишев В.Ю., Крылов А.А., Минаева Н.И., Полонская З.М. и др. // Молекулярная биология. 2009. Т. 43. № 3. С. 547–557.
  19. Gulevich A.Y., Skorokhodova A.Y., Sukhozhenko A.V., Shakulov R.S., Debabov V.G. // Biotechnol. Lett. 2012. V. 34. № 3. P. 463–469.
  20. Clomburg J.M., Vick J.E., Blankschien M.D., Rodríguez-Moyá M., Gonzalez R. // ACS Synth. Biol. 2012. V. 1. P. 541–554.
  21. Zhuang Z., Song F., Zhao H., Li L., Cao J., Eisenstein E. et al. // Biochemistry. 2008. V. 47. № 9. P. 2789–2796.
  22. Chen M., Ma X., Chen X., Jiang M., Song H., Guo Z. // J. Bacteriol. 2013. V. 195. № 12. P. 2768–2775.
  23. Clark D.P., Cronan J.E. // EcoSal Plus. 2005. V. 1. № 2. 10.1128/ecosalplus.3.4.4' target='_blank'>https://doi: 10.1128/ecosalplus.3.4.4
  24. Soini J., Falschlehner C., Liedert C., Bernhardt J., Vuoristo J., Neubauer P. // Microb. Cell. Fact. 2008. V. 7. № 30. 10.1186/1475-2859-7-30' target='_blank'>https://doi: 10.1186/1475-2859-7-30
  25. Sauer U., Canonaco F., Heri S., Perrenoud A., Fischer E. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. № 8. P. 6613–6619.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).