Synthetic redesign of central carbon and redox metabolism for high yield production of N-acetylglucosamine in Bacillus subtilis

枯草芽孢杆菌 产量(工程) 碳纤维 氧化还原 生物化学 化学 N-乙酰氨基葡萄糖 新陈代谢 生物 细菌 计算机科学 有机化学 材料科学 复合数 遗传学 冶金 算法
作者
Yang Gu,Xueqin Lv,Yanfeng Liu,Jianghua Li,Guocheng Du,Jian Chen,Rodrigo Ledesma‐Amaro,Long Liu
出处
期刊:Metabolic Engineering [Elsevier BV]
卷期号:51: 59-69 被引量:68
标识
DOI:10.1016/j.ymben.2018.10.002
摘要

Abstract One of the primary goals of microbial metabolic engineering is to achieve high titer, yield and productivity (TYP) of engineered strains. This TYP index requires optimized carbon flux toward desired molecule with minimal by-product formation. De novo redesign of central carbon and redox metabolism holds great promise to alleviate pathway bottleneck and improve carbon and energy utilization efficiency. The engineered strain, with the overexpression or deletion of multiple genes, typically can’t meet the TYP index, due to overflow of central carbon and redox metabolism that compromise the final yield, despite a high titer or productivity might be achieved. To solve this challenge, we reprogramed the central carbon and redox metabolism of Bacillus subtilis and achieved high TYP production of N-acetylglucosamine. Specifically, a “push–pull–promote” approach efficiently reduced the overflown acetyl-CoA flux and eliminated byproduct formation. Four synthetic NAD(P)-independent metabolic routes were introduced to rewire the redox metabolism to minimize energy loss. Implementation of these genetic strategies led us to obtain a B. subtilis strain with superior TYP index. GlcNAc titer in shake flask was increased from 6.6 g L−1 to 24.5 g L−1, the yield was improved from 0.115 to 0.468 g GlcNAc g−1 glucose, and the productivity was increased from 0.274 to 0.437 g L−1 h−1. These titer and yield are the highest levels ever reported and, the yield reached 98% of the theoretical pathway yield (0.478 g g−1 glucose). The synthetic redesign of carbon metabolism and redox metabolism represent a novel and general metabolic engineering strategy to improve the performance of microbial cell factories.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
qweerrtt完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
与共发布了新的文献求助10
8秒前
carly完成签到 ,获得积分10
9秒前
颢懿完成签到 ,获得积分10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
15秒前
ljc完成签到 ,获得积分10
16秒前
Java完成签到,获得积分10
20秒前
22秒前
鲤鱼安青完成签到 ,获得积分10
24秒前
24秒前
dollarpuff完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
mmmmmMM完成签到,获得积分10
34秒前
luckweb完成签到,获得积分10
40秒前
猫的毛完成签到 ,获得积分10
41秒前
nicky完成签到 ,获得积分10
42秒前
麦子完成签到 ,获得积分10
43秒前
43秒前
Wilson完成签到 ,获得积分10
44秒前
luckweb发布了新的文献求助10
44秒前
44秒前
48秒前
51秒前
传奇3应助wujiwuhui采纳,获得10
53秒前
开心寄松完成签到,获得积分10
55秒前
北宫完成签到 ,获得积分10
55秒前
wansida完成签到,获得积分10
59秒前
QXS完成签到 ,获得积分10
59秒前
1分钟前
菠萝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
领导范儿应助Villanellel采纳,获得10
1分钟前
wintersss完成签到,获得积分10
1分钟前
尹尹发布了新的文献求助10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
zzzzzz完成签到 ,获得积分10
1分钟前
坦率的枕头完成签到,获得积分10
1分钟前
XS_QI完成签到 ,获得积分10
1分钟前
与共发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038066
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575779
关于积分的说明 11373801
捐赠科研通 3305584
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819239
邀请新用户注册赠送积分活动 892655
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022