Systems pathway engineering of Corynebacterium crenatum for improved L-arginine production

谷氨酸棒杆菌 生物化学 代谢工程 精氨酸 磷酸戊糖途径 代谢途径 化学 发酵 焊剂(冶金) 代谢通量分析 糖酵解 柠檬酸循环 新陈代谢 氨基酸 基因 有机化学
作者
Zaiwei Man,Meijuan Xu,Zhiming Rao,Jing Guo,Taowei Yang,Xian Zhang,Zhenghong Xu
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:6 (1) 被引量:55
标识
DOI:10.1038/srep28629
摘要

Abstract L-arginine is an important amino acid in food and pharmaceutical industries. Until now, the main production method of L-arginine in China is the highly polluting keratin acid hydrolysis. The industrial level L-arginine production by microbial fermentation has become an important task. In previous work, we obtained a new L-arginine producing Corynebacterium crenatum (subspecies of Corynebacterium glutamicum ) through screening and mutation breeding. In this work, we performed systems pathway engineering of C. crenatum for improved L-arginine production, involving amplification of L-arginine biosynthetic pathway flux by removal of feedback inhibition and overexpression of arginine operon; optimization of NADPH supply by modulation of metabolic flux distribution between glycolysis and pentose phosphate pathway; increasing glucose consumption by strengthening the preexisting glucose transporter and exploitation of new glucose uptake system; channeling excess carbon flux from glycolysis into tricarboxylic acid cycle to alleviate the glucose overflow metabolism; redistribution of carbon flux at α-ketoglutarate metabolic node to channel more flux into L-arginine biosynthetic pathway; minimization of carbon and cofactor loss by attenuation of byproducts formation. The final strain could produce 87.3 g L −1 L-arginine with yield up to 0.431 g L-arginine g −1 glucose in fed-batch fermentation.

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