Engineering of Shikimate Pathway and Terminal Branch for Efficient Production of L-Tryptophan in Escherichia coli

莽草酸途径 色氨酸 代谢工程 芳香族氨基酸 生物化学 化学 代谢途径 大肠杆菌 发酵 突变体 新陈代谢 氨基酸 基因
作者
Shuai Liu,Bingbing Wang,Jian-Zhong Xu,Zhang Wei-guo
出处
期刊:International Journal of Molecular Sciences [MDPI AG]
卷期号:24 (14): 11866-11866 被引量:6
标识
DOI:10.3390/ijms241411866
摘要

L-tryptophan (L-trp), produced through bio-manufacturing, is widely used in the pharmaceutical and food industries. Based on the previously developed L-trp-producing strain, this study significantly improved the titer and yield of L-trp, through metabolic engineering of the shikimate pathway and the L-tryptophan branch. First, the rate-limiting steps in the shikimate pathway were investigated and deciphered, revealing that the combined overexpression of the genes aroE and aroD increased L-trp production. Then, L-trp synthesis was further enhanced at the shaking flask level by improving the intracellular availability of L-glutamine (L-gln) and L-serine (L-ser). In addition, the transport system and the competing pathway of L-trp were also modified, indicating that elimination of the gene TnaB contributed to the extracellular accumulation of L-trp. Through optimizing formulas, the robustness and production efficiency of engineered strains were enhanced at the level of the 30 L fermenter. After 42 h of fed-batch fermentation, the resultant strain produced 53.65 g/L of L-trp, with a yield of 0.238 g/g glucose. In this study, the high-efficiency L-trp-producing strains were created in order to establish a basis for further development of more strains for the production of other highly valuable aromatic compounds or their derivatives.
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