De Novo Synthesis of Tyramine in Engineered Escherichia coli Using Two-Stage Dissolved Oxygen-Controlled Fermentation

大肠杆菌 酪胺 发酵 化学 氧气 基因工程 生物化学 食品科学 阶段(地层学) 微生物学 生物 有机化学 基因 古生物学
作者
Ling Ma,Zhichao Chen,Li Xu,Weiwei Liu,Zichen Yu,Changgeng Li,Yu Gong,Qingyang Xu
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acs.jafc.4c11385
摘要

Metabolic regulation and fermentation strategies limit the synthesis of tyramine. Here, a de novo synthetic tyramine-producing strain, LAN 25, was constructed. First, tyramine-producing strain was obtained by modifying the key metabolic nodes of tyrosine synthesis and overexpressing the tyrosine decarboxylase gene from Lactobacillus brevis. Then, a two-stage dissolved oxygen (DO)-controlled fermentation process was established in a 5 L fed-batch bioreactor. In the first stage, sufficient DO was supplied to accumulate tyrosine precursors, while in the second stage, limited DO was provided to promote tyramine synthesis. Next, ldhA and adhE were deleted to improve the strain's robustness. To enhance the redox flux (ATP/ADP ratio) under limited DO conditions, the anaerobic promoter, Pvgb, was used to control the expression of a ppk-based ATP regeneration system in response to DO changes. Additionally, the tyrosine internal transport system was modified. Finally, a titer of 21.33 g/L of tyramine with a yield of 0.092 g/g glucose was obtained.
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