代谢工程改进戊二酸生产

工业上对五碳平台化学品的需求日益增加，戊二酸是一种被广泛用于合成聚酯和聚酰胺的五碳化学品，传统是以石油基原料通过化学方法合成，包括硝酸催化2-氰基环戊酮的氧化和丙烯腈与丙二酸乙酯的缩合。

2020年11月16日PNAS报道，韩国先进科学技术研究所的研究小组开发了一种工程化的谷氨酸棒杆菌菌株，该菌株通过过表达前体物质L-赖氨酸来生产高水平的戊二酸，过程中不会产生葡萄糖副产物。这种将代谢工程和发酵优化改进相结合的策略将适用于开发工程化微生物生产高价值生物基化学品。

之前的研究显示，将恶臭假单胞菌来源的L-赖氨酸单加氧酶（davB）和5-氨基戊酰胺酰胺水解酶（davA）以及谷氨酸棒杆菌来源的4-氨基丁酸氨基转移酶（gabT）和琥珀酸半醛脱氢酶（gabD）基因引入到谷氨酸棒杆菌BE菌株中，可以使戊二酸的合成效率最大化。此次，研究者通过基因组尺度的代谢模拟、比较转录组分析和通量响应分析，明确了调节前体L-赖氨酸合成和分解的11个相关调节基因，通过基因突变以生产最高水平的L-赖氨酸。此外，过表达ynfM编码的戊二酸转运蛋白可代谢工程和发酵优化以进一步增强戊二酸的产生。研究者通过优化发酵条件，使最终工程菌株在69小时内通过分批补料发酵产生105.3 g / L的戊二酸，这是目前生物法生产戊二酸的最高滴度，而且该过程不产生其他副产物，实现效率的最大化。

吴晓燕 译自https://phys.org/news/2020-11-glutamicum-strain-capable-high-level-glutaric.html

原文链接：https://www.pnas.org/content/117/48/30328

原文标题：Glutaric acid production by systems metabolic engineering of an l-lysine–overproducing Corynebacterium glutamicum