Design an Energy‐Conserving Pathway for Efficient Biosynthesis of 1,5‐Pentanediol and 5‐Amino‐1‐Pentanol

转氨作用 生物合成 化学 代谢途径 氨基酸 赖氨酸 生物化学 还原酶 脱羧 生物反应器 代谢工程 转氨酶 有机化学 催化作用
作者
Lin Ma,Chong Xie,Yu Zhang,Wenna Li,Ning An,Xiaolin Shen,Jia Wang,Xinxiao Sun,Qipeng Yuan
出处
期刊:Biotechnology and Bioengineering [Wiley]
标识
DOI:10.1002/bit.28875
摘要

ABSTRACT 1,5‐Pentanediol (1,5‐PDO) is an important five‐carbon alcohol, widely used in polymer and pharmaceutical industries. Considering the substantial energy (ATP and NADPH) requirements of previous pathways, an energy‐conserving artificial pathway with a higher theoretical yield (0.75 mol/mol glucose) was designed and constructed in this study. In this pathway, lysine is converted into 1,5‐PDO by decarboxylation, two transamination, and two reduction reactions. For the purpose of full pathway construction, 5‐aminopetanal reductase and 5‐amino‐1‐pentanol (5‐APO) transaminase were identified and characterized. By implementing strategies such as modular optimization of gene expression, enhancing lysine biosynthesis and increasing NADPH supply, the engineered strains were able to produce 1502.8 mg/L 5‐APO and 726.2 mg/L 1,5‐PDO in shake flasks and 11.7 g/L 1,5‐PDO in a 3 L bioreactor. This work provides a new and promising pathway for the efficient production of 5‐APO and 1,5‐PDO.

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