Ectoine (1,4,5,6-tetrahydro-2-methyl-4-pirimidinecarboxylic acid,CAS: 96702-03-3), molekula protettiva naturali, turi ilma eċċezzjonali - kapaċità ta 'żamma-80 darbiet ogħla minn dik tal-gliċerol. Tibbilanċja b'mod effettiv il-pressjoni osmotika mal-membrani taċ-ċelluli, tistabbilizza l-istrutturi ta 'proteini u makromolekuli, u tipproteġi sistemi bijoloġiċi f'kundizzjonijiet ambjentali estremi. Minħabba dawn il-proprjetajiet notevoli, l-ektoina ġiet applikata b'mod wiesa 'f'industriji bħall-kożmetiċi u l-agrikoltura.
Fl-2023, id-daqs tas-suq globali ta 'l-ektoine laħaq 70 miljun, u l-andite mistennijatocontinugatacompoundannualgrowthrate (CAGR) ta '5.4100 miljun sal-2032.
Riċentement, tim ta 'riċerka mmexxi mill-Professur Jiang Min mill-Università ta' Nanjing Tech ippubblika studju fil-ġurnal prestiġjuż ACS Synthetic Biology. Il-karta hija intitolata "produzzjoni għolja ta 'ekine minn lignocellulosic hydrolyzate minn Escherichia coli permezz ta' inġinerija metabolika u fermentazzjoni".
Riċerkaturi bnew modulu ta 'sinteżi ta' l-ectoine fiE. coliu ħeles ir-rata - passi li jillimitaw, li jippermettu s-sintesi ta '115.15 g / l ectoine bl-użu ta' glukożju f'bioreactor ta '5 L. Meta l-idrolizat tat-tiben tal-qamħ intuża bħala s-sors tal-karbonju, ir-rendiment tal-ektoine laħaq 134.08 g / L (bi produttività ta '0.33 g / g). Dan jirrappreżenta l-ogħla livell ta 'sintesi ta' ektoine permezz ta 'mikro-organiżmi bl-użu ta' bijomassa baxxa ta '- sal-lum, li jipprovdi appoġġ tekniku għall-produzzjoni industrijali ta' ektoine. Il-kandidat tad-dottorat Feng Yifan huwa l-ewwel awtur tal-karta, filwaqt li l-Professur Xin Fengxue u l-Professur Assoċjat Jiang Wankui huma l-awturi korrispondenti.
L-ewwel, ir-riċerkaturi integrawectabcGene cluster derivat mill-batterju halofilikuHalomonas VenustaEct fil-ġenoma ta 'E. coliMg1655, li tilħaq is-sinteżi eteroloġika ta 'ektoina fiE. coli.
Figura|Kostruzzjoni ta 'Inġinerija Metabolika ta' Produzzjoni ta 'Ectoine fiE. coli
Biex tindirizza l-kwistjoni tal-fluss metaboliku tal-fosfoenolpyruvate (PEP) fil-host, ir-riċerkaturi użaw it-teknoloġija CRISPR - CAS9 biex iħabbtu l-ġene CRR - ġene ewlieni fis-sistema tal-fosfotransferażi (PTS). Dan iddirezzjona l-fluss metaboliku lejn oxaloacetate (OAA), u żied ir-rendiment tal-ektoina minn 0.56 g / L sa 1.27 g / L.
Permezz tar-rata - Limitazzjoni ta 'analiżi ta' l-enzimi li tgħaqqad esperimenti ta 'fermentazzjoni u espressjoni żejda, instab li Aspartate kinase Lysc kien il-konġestjoni metabolika. Għalhekk, wara li tesprimi żżejjed ir-rispons tagħha - eclysc reżistenti *, ir-rendiment tal-flixkun ħawwad ta 'ektoine żdied aktar għal 2.51 g / L.
Figura|Eliminazzjoni tar-rata - Passi li jillimitaw fil-passaġġ ta 'sinteżi ta' l-ectoine
Ottimizzazzjoni sistematika ta 'komponenti medji - inklużi t-tipi u l-konċentrazzjonijiet ta' sorsi tal-karbonju u sorsi tan-nitroġenu, kif ukoll il-konċentrazzjonijiet ta 'klorur tas-sodju u sulfat tal-manjeżju - tejbu b'mod sinifikanti l-effiċjenza tas-sinteżi. F'bioreactor ta '5 L, ir-riċerkaturi sabu li l-effett inibitorju tal-glukożju fuq is-sinteżi ta' l-ektoina jista 'jittaffa billi tiġi adottata strateġija ta' għalf ikkontrollata b'mod dinamiku (iżżomm konċentrazzjoni ta 'glukosju residwu ta' 1.0 g / L). Sadanittant, wara li ottimizza l-ħin ta 'żieda ta' l-induttur biex jibbilanċja t-tkabbir taċ-ċelluli u s-sinteżi ta 'l-ektoina, ir-rendiment ta' l-ektoina laħaq 115.15 g / L.
Figura|Ottimizzazzjoni tal-proċess tal-fermentazzjoni
Sabiex tinkiseb produzzjoni baxxa ta 'spejjeż -, il-glukożju ġie sostitwit bl-idrolizat tat-tiben tal-qamħ. Permezz ta 'kontroll preċiż ta' strateġiji ta 'supplimentazzjoni ta' sors tal-karbonju u regolazzjoni nutrizzjonali, ir-rendiment finali laħaq 134.08 g / L (rendiment ta '0.33 g / g zokkor, effiċjenza tal-produzzjoni ta' 3.7 g / l / h), żieda ta '17% meta mqabbla mas-sistema tal-glukosju pur, u laħqet l-ogħla livell irrappurtat s'issa għas-sintesi ta' l-ekeina bl-użu ta 'liginocellulose hydrolyzate.
Figura 1|Uża lignocellulosic hydrolyzate bħala sors tal-karbonju għall-produzzjoni tal-ekeine
Din ir-riċerka turi strateġija fejn Escherichia coli, permezz ta 'modifiki metaboliċi u ta' inġinerija tal-fermentazzjoni, tuża b'mod effiċjenti l-idrolizat lignocellulosic biex tipproduċi ektoina. Jipprovdi triq ġdida għal spiża baxxa ta '- u bijomanufacture favur l-ambjent. Billi tuża strateġiji ta 'inġinerija dimensjonali multi -, tgħaqqad materja prima rħisa ma' bijosintesi effiċjenti. Dan mhux biss javvanza l-potenzjal industrijali tal-produzzjoni ta 'l-ectoine iżda joffri wkoll referenza għall-biomanfacture ta' valur ieħor għoli -} - komposti miżjuda.
Ċaħda: Dan l-artikolu għandu l-għan li jwassal l-aħħar informazzjoni fil-bijoloġija sintetika u ma jirrappreżentax il-pożizzjoni tal-pjattaforma. Ma jikkostitwixxi l-ebda parir jew suġġerimenti dwar l-investiment, u l-avviżi uffiċjali / tal-kumpanija għandhom jipprevalu. Dan l-artikolu mhuwiex ukoll rakkomandazzjoni tal-pjan ta 'trattament. Għal gwida għall-pjan ta 'trattament, jekk jogħġbok ikkonsulta sptar regolari.
