Self-regulated efficient production of L-threonine via an artificial quorum sensing system in engineered Escherichia coli

生物 群体感应 大肠杆菌 代谢工程 发酵 苏氨酸 工业发酵 合成生物学 计算生物学 生物化学 基因 毒力 丝氨酸
作者
Jie Song,Miaomiao Zhuang,Yu Fang,Xiaoqing Hu,Xiaoyuan Wang
出处
期刊:Microbiological Research [Elsevier]
卷期号:284: 127720-127720 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.micres.2024.127720
摘要

Imbalance in carbon flux distribution is one of the most important factors affecting the further increase in the yield of high value-added natural products in microbial metabolic engineering. Meanwhile, the most common inducible expression systems are difficult to achieve industrial-scale production due to the addition of high-cost or toxic inducers during the fermentation process. Quorum sensing system, as a typical model for density-dependent induction of gene expression, has been widely applied in synthetic biology. However, there are currently few reports for efficient production of microbial natural products by using quorum sensing system to self-regulate carbon flux distribution. Here, we designed an artificial quorum sensing system to achieve efficient production of L-threonine in engineered Escherichia coli by altering the carbon flux distribution of the central metabolic pathways at specific periods. Under the combination of switch module and production module, the system was applied to divide the microbial fermentation process into two stages including growth and production, and improve the production of L-threonine by self-inducing the expression of pyruvate carboxylase and threonine extracellular transporter protease after a sufficient amount of cell growth. The final strain TWF106/pST1011, pST1042pr could produce 118.2 g/L L-threonine with a yield of 0.57 g/g glucose and a productivity of 2.46 g/(L· h). The establishment of this system has important guidance and application value for the production of other high value-added chemicals in microorganisms by self-regulation.

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