Engineering Escherichia coli BL21 (DE3) for high‐yield production of germacrene A, a precursor of β‐elemene via combinatorial metabolic engineering strategies

代谢工程 大肠杆菌 榄香烯 生物化学 工业微生物学 代谢途径 化学 倍半萜 发酵 合成生物学 杰马克林 生物 计算生物学 有机化学 基因 细胞凋亡
作者
Eric Fordjour,Chunli Liu,Yunpeng Hao,Isaac Sackey,Yankun Yang,Xiuxia Liu,Ye Li,Tianwei Tan,Zhonghu Bai
出处
期刊:Biotechnology and Bioengineering [Wiley]
卷期号:120 (10): 3039-3056 被引量:14
标识
DOI:10.1002/bit.28467
摘要

Abstract β‐elemene is one of the most commonly used antineoplastic drugs in cancer treatment. As a plant‐derived natural chemical, biologically engineering microorganisms to produce germacrene A to be converted to β‐elemene harbors great expectations since chemical synthesis and plant isolation methods come with their production deficiencies. In this study, we report the design of an Escherichia coli cell factory for the de novo production of germacrene A to be converted to β‐elemene from a simple carbon source. A series of systematic approaches of engineering the isoprenoid and central carbon pathways, translational and protein engineering of the sesquiterpene synthase, and exporter engineering yielded high‐efficient β‐elemene production. Specifically, deleting competing pathways in the central carbon pathway ensured the availability of acetyl‐coA, pyruvate, and glyceraldehyde‐3‐phosphate for the isoprenoid pathways. Adopting lycopene color as a high throughput screening method, an optimized NS Y305N was obtained via error‐prone polymerase chain reaction mutagenesis. Further overexpression of key pathway enzymes, exporter genes, and translational engineering produced 1161.09 mg/L of β‐elemene in a shake flask. Finally, we detected the highest reported titer of 3.52 g/L of β‐elemene and 2.13 g/L germacrene A produced by an E. coli cell factory in a 4‐L fed‐batch fermentation. The systematic engineering reported here generally applies to microbial production of a broader range of chemicals. This illustrates that rewiring E. coli central metabolism is viable for producing acetyl‐coA‐derived and pyruvate‐derived molecules cost‐effectively.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
111给111的求助进行了留言
1秒前
2秒前
2秒前
4秒前
燕海雪发布了新的文献求助10
5秒前
英姑应助安详的未来采纳,获得10
6秒前
36456657应助鹿冶采纳,获得10
7秒前
磊磊磊完成签到,获得积分10
7秒前
勇往直前发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
乔心发布了新的文献求助10
11秒前
13秒前
orixero应助TJway采纳,获得10
13秒前
大个应助泯珉采纳,获得10
14秒前
轻松博超完成签到,获得积分10
14秒前
SYLH应助哈哈采纳,获得10
19秒前
19秒前
yangyajie发布了新的文献求助10
23秒前
坟里唱情歌完成签到 ,获得积分10
26秒前
天下完成签到,获得积分10
28秒前
马户的崛起完成签到,获得积分10
31秒前
一二三完成签到,获得积分20
32秒前
深情安青应助菲菲采纳,获得10
32秒前
欢呼的铅笔完成签到,获得积分10
34秒前
35秒前
骤雨时晴发布了新的文献求助10
35秒前
36秒前
physicalproblem完成签到,获得积分10
36秒前
hujin发布了新的文献求助10
36秒前
yixuebing完成签到,获得积分10
38秒前
科研通AI2S应助zhaoyuwei采纳,获得10
38秒前
瑞_完成签到,获得积分10
39秒前
40秒前
40秒前
HH完成签到,获得积分10
41秒前
泯珉发布了新的文献求助10
41秒前
41秒前
41秒前
42秒前
dui发布了新的文献求助10
44秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
Mantids of the euro-mediterranean area 600
The Oxford Handbook of Educational Psychology 600
Mantodea of the World: Species Catalog Andrew M 500
Insecta 2. Blattodea, Mantodea, Isoptera, Grylloblattodea, Phasmatodea, Dermaptera and Embioptera 500
Development and Industrialization of Stereoregular Polynorbornenes 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 内科学 物理 纳米技术 计算机科学 基因 遗传学 化学工程 复合材料 免疫学 物理化学 细胞生物学 催化作用 病理
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3421326
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3022139
关于积分的说明 8899349
捐赠科研通 2709441
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1485727
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 686881
邀请新用户注册赠送积分活动 681931