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Engineering Escherichia coli for high-level production of lacto-N-fucopentaose I by stepwise de novo pathway construction

大肠杆菌 岩藻糖基转移酶 代谢工程 岩藻糖 生物化学 化学 生物 基因 半乳糖
作者
Zeyu Li,Yingying Zhu,Zhaolin Huang,Pan Zhang,Wenli Zhang,Wanmeng Mu
出处
期刊:Carbohydrate Polymers [Elsevier]
卷期号:315: 121028-121028 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.carbpol.2023.121028
摘要

Lacto-N-fucopentaose I (LNFP I) is an abundant and important fucosylated human milk oligosaccharide (HMO). Here, an efficient LNFP I-producing strain without by-product 2'-fucosyllactose (2'-FL) was developed by advisable stepwise de novo pathway construction in Escherichia coli. Specifically, the genetically stable lacto-N-triose II (LNTri II)-producing strains were constructed by the multicopy integration of β1,3-N-acetylglucosaminyltransferase. LNTri II can be further converted to lacto-N-tetraose (LNT) by LNT-producing β1,3-galactosyltransferase. The de novo and salvage pathways of GDP-fucose were introduced into highly efficient LNT-producing chassis. Specific α1,2-fucosyltransferase was verified to eliminate by-product 2'-FL, and binding free energy of the complex was analyzed to explain the product distribution. Subsequently, further attempts aiming to improve α1,2-fucosyltransferase activity and the supply of GDP-fucose were carried out. Our engineering strategies enabled the stepwise de novo construction of strains that produced up to 30.47 g/L of extracellular LNFP I, without accumulation of 2'-FL, and with only minor intermediates residue.
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