Este número le recomienda un artículo publicado en Synthetic and Systems Biotechnology por el equipo del Profesor Zhou jingwen, Subdirector del Centro de Ciencias alimentarias del futuro de la Universidad de jiangnan: Synergetic engineering of Escherichia coli for efficient production of L-tyrosine。 Este estudio utilizó estrategias de ingeniería colaborativa para ajustar la vía del ácido shikimico y los procesos metabólicos, y utilizó la evolución adaptativa de laboratorio (mmc) para mejorar la tolerancia de la CEPA a las condiciones ácidas, y finalmente obtuvo una cepa optimizada que puede producir 92,5 G / L de l - tirosina en 62 horas en un fermentador de 5 litros, lo que es de gran importancia para la producción industrial de l - tirosina.

La L - tirosina es ampliamente utilizada en las industrias alimentaria, de piensos, química y farmacéutica, y no solo es un precursor de una variedad de productos naturales, como el ácido cafeico, los flavonoides y la curcumina, sino que también implica la síntesis del medicamento L - DOPA para tratar el síndrome de parkinson. Aunque la L - tirosina tiene un importante valor industrial, los procesos tradicionales de síntesis química o enzima para producir tirosina tienen las deficiencias de alto costo y mala estabilidad. La producción de tirosina por fermentación microbiana tiene las ventajas de bajo costo y operación simple, pero también tiene las deficiencias de bajo rendimiento y cepas de fermentación de alta densidad insuficientes y estables.

Con E. coli WSH - z06 como CEPA inicial, los investigadores realizaron una verificación mixta de sobreexpresión y knock - off de varios genes relacionados con la acumulación de ácido shikimico y aminoácidos aromáticos, obteniendo una cepa combinada con cuatro sobreexpresión de genes y tres knocking - off, con una producción de l - tirosina de botella de 48 h de 4,22 G / l (figura 2). A continuación, se agregó la vía de la fosfolipasa (pk) a su vía del ácido shikimico y se encontró que la CEPA od600 aumentó un 9,8% en el frasco de agitación, pero la producción general de l - tirosina mostró una tendencia a la baja. Después de integrar dos genes que se transforman entre Nadh y nadph, la producción de la CEPA resultante aumentó a 6,17 G / L (figura 3a). La CEPA se fermentó a nivel de fermentador 5L con una producción de l - tirosina de 50,2 G / l, mientras que se detectaron 12,4 G / L de ácido acético en el caldo de fermentación (figura 3b), una alta concentración de ácido acético provocó una inhibición significativa del crecimiento de la bacteria (figura 3b).

Para reducir la acumulación de ácido acético, los genes de la vía de producción de ácido acético de E. coli fueron eliminados, y la producción de ácido acético de la CEPA resultante disminuyó en un 33,6%, y el crecimiento bacteriano mejoró ligeramente. Mejorar aún más su tolerancia al ácido acético, aumentar la tasa de producción de lisina, utilizar MMC (evolucionista de transmisión continua de gotas microbianas) para la evolución adaptativa, realizar 50 selecciones de transmisión de más de 200 gotas en el sistema de gotas, aumentar constantemente la concentración de ácido acético y obtener cepas que crezcan bien a un pH de 5,1, preferiblemente a un nivel de sacudida de 7,11 G / L (figura 4). Al controlar la concentración de glucosa y el oxígeno disuelto en el fermentador 5l, la producción final de l - tirosina alcanzó los 92,8 G / L.

Esta serie de estrategias de ingeniería integrales ha promovido significativamente la producción de l - tirosina en la síntesis microbiana y ha proporcionado un fuerte apoyo experimental para la producción industrial.

Figura 1 vía L - tirosina de biosíntesis de glucosa

Figura 2 Producción de lisina tras la eliminación y sobreexpresión de genes

Figura 3 optimizar los resultados de la fermentación de la botella de agitación de la CEPA y el fermentador 5L

Figura 4 modificación del sistema de ácido acético de E. coli y evolución de la resistencia al ácido

Enlace al artículo: https://doi.org/10.1016/j.synbio.2023.10.005