異化経路の自然調節を模倣する動的制御システムはリグノセルロース由来生物生産物の迅速生産を可能にする【JST・京大機械翻訳】

Elmore, J. R.; Peabody, G. L.; Jha, R. K.; Dexter, G. N.; Dale, T.; Guss, A. M.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202200925061585 整理番号：22P0032360

異化経路の自然調節を模倣する動的制御システムはリグノセルロース由来生物生産物の迅速生産を可能にする【JST・京大機械翻訳】

Dynamic control systems that mimic natural regulation of catabolic pathways enable rapid production of lignocellulose-derived bioproducts

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発行年： 2022年01月13日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年01月13日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

人工微生物バイオ生産宿主の異化レパートリーを拡大することは,リグノセルロース加水分解物や解体混合プラスチックのような複雑な原料のより完全な使用を可能にするが,既存の発現システムの有害な影響は,異種異化経路に対する最大キャリー能力を制限する。ここでは,グルコースの貴重なバイオ生成物cis,cis-ムコン酸への増殖結合生物変換のために操作されたPseudomonas putida菌株の性能を改善するための条件的に有益な酸化的キシロース異化経路の使用を実証した。キシロースの存在下では,その経路は増殖速度を高め,従って生産性を>60%増加させたが,構成経路発現の代謝負荷はキシロース不在下で増殖速度を>20%減少させた。この成長欠陥を緩和するため,Caulobacter celmestus NA1000由来のXylR転写因子に基づくキシロースバイオセンサを開発し,経路発現を自律的に調節した。経路発現を調整するための3桁の発現量範囲をカバーする遺伝子操作キシロース応答性プロモーターライブラリーを作成した。突然変異を誘導するための構造モデリングを用いて,キシロースおよびL-アラビノースに対する2および3桁の縮小感度を有するXylRをエンジニアした。以前に開発した異種キシロースイソメラーゼ経路をバイオセンサの制御下に配置し,元の構成的に発現された経路より10%の炭素源としてキシロースによる増殖速度を改善した。最後に,酸化キシロース異化経路をバイオセンサの制御下に配置し,キシロース存在下において,キシロース存在下における増殖欠損を起こさずに,キシロース存在下で増殖速度の増加を維持するための生物生産菌株を可能にした。自律的に有益な異化経路を自律的に調節するバイオセンサの利用は,複雑な原料の生物変換に必要な広範囲の異化経路を有する生物生産宿主細菌工学にとって極めて重要である一般的なアプローチである。【JST・京大機械翻訳】

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生物燃料及び廃棄物燃料 , 微生物代謝産物の生産

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