バイオマス資源からのアジピン酸発酵生産技術の開発

生物质资源发酵生产己二酸技术开发

基本信息

批准号：
17J01951
负责人：
藤原良介
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ターゲットであるムコン酸（MA）の生産収率向上に向け、PMPE（Parallel Metabolic Pathway Engineering）と名付けた新たな代謝工学技術を開発した。PMPEは、２つの独立した代謝経路を“パラレル”に共存させ、それぞれの代謝系で異なる炭素源を利用する戦略である。PMPEの実現に向け、グルコースからTCAサイクルへの炭素供給を完全に遮断した。続いて、TCAサイクルへの炭素供給を補うために、Dahms経路を導入した。Dahms経路は、解糖系及びPP経路を経ることなくピルビン酸とグリオキシル酸を供給するキシロース異化経路である。この代謝改変によりグルコース由来の炭素をMA生産に利用し、キシロース由来の炭素をTCAサイクルで利用することで細胞増殖を行う、PMPE代謝系を設計した。PMPE代謝系を有する大腸菌代謝改変株（PMPE株）を構築し、最小培地で培養したところ、グルコース-キシロース混合糖を炭素源として増殖した。PMPE株にMA生産経路を導入し、グルコース-キシロース混合糖を炭素源として培養を行ったところ10 g/Lのグルコースから1.6 g/LのMAを産生し、対象株と比較して生産量が2.3倍、収率が2.6倍に向上した。また、メタボローム解析の結果、PMPE代謝系が設計通り機能していることが確認された。更に、培地の検討やpHの最適化を行ったところ、4.3 g/LのMAを生産し、消費グルコースに対するMA収率は0.31 g/gに達した。この収率はバッチ操作でのMA生産において世界最高値であり、PMPEが有効な戦略であることが示された。また、PMPEのMA以外の目的生産物への応用を検討した結果、L-チロシンや1,2-プロパンジオールの生産性を向上することに成功した。本成果はプレスリリースを始め新聞や海外メディアでも大きく取り上げられ、評価されている。

为了提高靶标的粘液酸（MA）的产量，我们开发了一种名为PMPE（平行代谢途径工程）的新代谢工程技术。 PMPE是一种策略，允许两种独立的代谢路线“并行”并在每个代谢系统中使用不同的碳源。为了实现PMPE，从葡萄糖到TCA循环的碳供应完全被完全阻塞。随后，引入了DAHMS路线，以弥补TCA周期的碳供应。 DAHMS路径是木糖差异路径，可提供少酸和金氧酸酸，而无需通过糖酵解和PP路线。这种代谢修饰设计了一种PMPE代谢系统，该系统使用源自葡萄糖的碳，并通过在TCA循环中使用二甲糖衍生的碳进行细胞增殖。具有代谢系统的Escherichia和美学代谢份额（PMPE股票）是在最小培养基中建立和培养的。当将MA生产途径引入PMPE库存时，将葡萄糖 - 木糖混合糖作为碳源培养时，用10 g/L的葡萄糖产生了1.6 g/l MA，并将生产量与生产量进行了比较。目标库存2.3倍，并提高了2.6倍。另外，由于代谢组分析，已确认PMPE代谢系统的设计正常。此外，当检查培养基并优化pH值时，产生了4.3 g/l Ma，葡萄糖上的MA产量为0.31 g/g。这种产量是批处理运营中MA生产中全球最高价值，PMPE是一种有效的策略。此外，由于检查了PMPE在MA以外的其他产品中的应用，我们成功地提高了L-酪氨酸和1,2-丙酸的生产率。该结果在报纸和海外媒体中得到了高度推荐和评估，并开始新闻稿。