Modular bioengineering of whole-cell catalysis for sialo-oligosaccharide production: coordinated co-expression of CMP-sialic acid synthetase and sialyltransferase

唾液酸转移酶 低聚糖 化学 生物化学 唾液酸 催化作用 生物合成
作者
Sabine Schelch,Manuel Eibinger,Jasmin Zuson,Jürgen Kuballa,Bernd Nidetzky
出处
期刊:Microbial Cell Factories [Springer Nature]
卷期号:22 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1186/s12934-023-02249-1
摘要

In whole-cell bio-catalysis, the biosystems engineering paradigm shifts from the global reconfiguration of cellular metabolism as in fermentation to a more focused, and more easily modularized, optimization of comparably short cascade reactions. Human milk oligosaccharides (HMO) constitute an important field for the synthetic application of cascade bio-catalysis in resting or non-living cells. Here, we analyzed the central catalytic module for synthesis of HMO-type sialo-oligosaccharides, comprised of CMP-sialic acid synthetase (CSS) and sialyltransferase (SiaT), with the specific aim of coordinated enzyme co-expression in E. coli for reaction flux optimization in whole cell conversions producing 3'-sialyllactose (3SL).Difference in enzyme specific activity (CSS from Neisseria meningitidis: 36 U/mg; α2,3-SiaT from Pasteurella dagmatis: 5.7 U/mg) was compensated by differential protein co-expression from tailored plasmid constructs, giving balance between the individual activities at a high level of both (α2,3-SiaT: 9.4 × 102 U/g cell dry mass; CSS: 3.4 × 102 U/g cell dry mass). Finally, plasmid selection was guided by kinetic modeling of the coupled CSS-SiaT reactions in combination with comprehensive analytical tracking of the multistep conversion (lactose, N-acetyl neuraminic acid (Neu5Ac), cytidine 5'-triphosphate; each up to 100 mM). The half-life of SiaT in permeabilized cells (≤ 4 h) determined the efficiency of 3SL production at 37 °C. Reaction at 25 °C gave 3SL (40 ± 4 g/L) in ∼ 70% yield within 3 h, reaching a cell dry mass-specific productivity of ∼ 3 g/(g h) and avoiding intermediary CMP-Neu5Ac accumulation.Collectively, balanced co-expression of CSS and SiaT yields an efficient (high-flux) sialylation module to support flexible development of E. coli whole-cell catalysts for sialo-oligosaccharide production.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
科研小白发布了新的文献求助10
2秒前
satchzhao完成签到,获得积分10
2秒前
培培完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
万康完成签到,获得积分10
2秒前
优美代玉关注了科研通微信公众号
3秒前
5秒前
ZYao65发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
万莎莎完成签到 ,获得积分10
8秒前
10秒前
优美代玉关注了科研通微信公众号
11秒前
淡然安雁应助聪明的宛菡采纳,获得10
11秒前
苏苏发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
燕知南发布了新的文献求助10
14秒前
orixero应助飘扬采纳,获得10
15秒前
17秒前
Olym2017发布了新的文献求助10
17秒前
pluto应助可爱凯采纳,获得10
23秒前
24秒前
26秒前
27秒前
优美代玉发布了新的文献求助10
27秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
Ava应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
27秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得30
27秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
28秒前
丘比特应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
华仔应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
葡萄成熟应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
28秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
Rechtsphilosophie 1000
Bayesian Models of Cognition:Reverse Engineering the Mind 888
Le dégorgement réflexe des Acridiens 800
Defense against predation 800
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 568
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 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3136101
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2787001
关于积分的说明 7780169
捐赠科研通 2443122
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1298899
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 625294
版权声明 600870