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High-Level Production of l-Fucose by Plasmid-Free or Antibiotic-Independent Metabolically Engineered Escherichia coli Strains

大肠杆菌 质粒 诱导剂 岩藻糖 化学 微生物学 代谢工程 生物合成 拉伤 发酵 生物化学 生物 基因 半乳糖 解剖
作者
Jiawei Meng,Yingying Zhu,Zhen Lu,Wenli Zhang,Tao Zhang,Wanmeng Mu
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:12 (17): 6619-6628 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.3c08614
摘要

l-Fucose is an important monosaccharide unit that exists in various biomasses, especially in microalgae. Microbial l-fucose using metabolically engineered strains has attracted attention due to its high yield and industrial feasibility. Previously, we engineered Escherichia coli MG1655 to efficiently produce 2′-fucosyllactose by genomic integration. Herein, this plasmid-free strain was further engineered to produce l-fucose by integrating a specific α-l-fucosidase gene and deleting the l-fucose degradation pathway. Its effectiveness of l-fucose biosynthesis by plasmid-free and inducer-free fermentation was demonstrated by both shake-flask and fed-batch cultivation with titers of 2.74 and 21.15 g/L, respectively. The precursor GDP-l-fucose supply was strengthened to obviously enhance l-fucose biosynthesis by introducing a single plasmid expressing four pathway genes. The hok/sok system was introduced to promote the plasmid stabilization without antibiotic. The final engineered strain efficiently could produce l-fucose without antibiotics, with titers of 6.83 and 35.68 g/L by shake-flask and fed-cultivation cultivation, respectively.
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