Systems metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for the efficient production of β-alanine

谷氨酸棒状杆菌系统代谢工程高效生产β-丙氨酸

来源：METABOLIC ENGINEERING

IF：8.829

摘要：β-丙氨酸是一种重要的β-氨基酸，在化学和食品工业中的应用越来越广泛。然而，目前β-丙氨酸的工业生产依赖于化学合成，这通常涉及有害的原材料和苛刻的生产条件。因此，对更可持续的、高效的β-丙氨酸生产过程的需求越来越大。在这项研究中，我们通过系统代谢工程构建了谷氨酸棒状杆菌菌株，用于高效生产β-丙氨酸。首先，筛选了来自7种不同细菌的天门冬氨酸1-脱羧酶（ADCs），并使用显示最高效的β-丙氨酸生物合成的枯草杆菌ADC来构建一个生产β-丙氨酸的基础菌株。接下来，进行了基因组规模的代谢模拟，以优化基础菌株中的多种代谢途径，包括独立于磷酸转移酶系统（PTS）的葡萄糖摄取系统和关键前体的生物合成，包括草酰乙酸和L-天门冬氨酸。TCA循环被进一步设计为关键前体的精简供应。最后，一个推定的合成β-丙氨酸出口确定，它的过度表达进一步提高了β-丙氨酸的产量。最终的工程菌株BAL10（pBA2_tr18）的批量发酵产生了166.6g/L的β-丙氨酸，产量和生产率分别为0.28g/g葡萄糖和1.74g/L/h。据我们所知，这种生产性能相当于迄今为止报道的微生物发酵的最高浓度、产量和生产率。