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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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.

Sobre autores

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”

Autor responsável pela correspondência
Email: andrey.gulevich@gmail.com
Moscow, 117312 Russia

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».