Engineering Rhodosporidium toruloides for production of 3-hydroxypropionic acid from lignocellulosic hydrolysate

生物制品 代谢工程 生物化学 水解物 木质纤维素生物量 发酵 生物 生物燃料 生物技术 水解 基因
作者
Di Liu,Hee Jin Hwang,Peter B. Otoupal,Gina M. Geiselman,Joonhoon Kim,Kyle Pomraning,Young‐Mo Kim,Nathalie Munoz Munoz,Carrie Nicora,Yuqian Gao,Kristin Burnum-Johnson,Oslo Jacobson,Samuel T. Coradetti,Jinho Kim,Shuang Deng,Ziyu Dai,Jan‐Philip Prahl,Deepti Tanjore,Taek Soon Lee,Jon Magnuson,John M. Gladden
出处
期刊:Metabolic Engineering [Elsevier]
卷期号:78: 72-83 被引量:8
标识
DOI:10.1016/j.ymben.2023.05.001
摘要

Microbial production of valuable bioproducts is a promising route towards green and sustainable manufacturing. The oleaginous yeast, Rhodosporidium toruloides, has emerged as an attractive host for the production of biofuels and bioproducts from lignocellulosic hydrolysates. 3-hydroxypropionic acid (3HP) is an attractive platform molecule that can be used to produce a wide range of commodity chemicals. This study focuses on establishing and optimizing the production of 3HP in R. toruloides. As R. toruloides naturally has a high metabolic flux towards malonyl-CoA, we exploited this pathway to produce 3HP. Upon finding the yeast capable of catabolizing 3HP, we then implemented functional genomics and metabolomic analysis to identify the catabolic pathways. Deletion of a putative malonate semialdehyde dehydrogenase gene encoding an oxidative 3HP pathway was found to significantly reduce 3HP degradation. We further explored monocarboxylate transporters to promote 3HP transport and identified a novel 3HP transporter in Aspergillus pseudoterreus by RNA-seq and proteomics. Combining these engineering efforts with media optimization in a fed-batch fermentation resulted in 45.4 g/L 3HP production. This represents one of the highest 3HP titers reported in yeast from lignocellulosic feedstocks. This work establishes R. toruloides as a host for 3HP production from lignocellulosic hydrolysate at high titers, and paves the way for further strain and process optimization towards enabling industrial production of 3HP in the future.
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