Metabolic Engineering (IF=9.783) 2021-11-10

威斯康辛大学麦迪逊分校化学和生物工程系 Brian F. Pfleger组

蓝藻由于其光合特性，具有生产可再生化学物质的前景，但工程菌株往往表现出较差的生产能力。这些缺点可能是由蓝藻独特的光自养代谢方式造成的。本文中，我们根据蓝藻pcc7002的全基因组范围内的代谢模型设计菌株，有望通过修改生物合成途径提高各种生物燃料醇（如2-甲基-1-丁醇、异丁醇和1-丁醇）的产量。利用该模型，我们预测在PCC7002的代谢网络中引入大量的、非天然的NADH需求，可以促进一些醇生产途径上游的NADH生成反应从而提高其产量。为了验证这一猜想，我们构建了PCC7002菌株，该菌株利用异源性NADH依赖的亚硝酸盐还原酶取代天然的铁氧还蛋白依赖酶，当在含硝酸盐的培养基上生长时，细胞中会产生NADH需求。我们发现，与野生型对照相比，工程菌株中的异丁醇和2-甲基-1-丁醇的产量均显著提高。此外，我们还发现，使用高营养培养基会使酒精生产菌株的生产时限显著延长。本研究确定并测试的代谢工程策略，为我们提供了一种设计生产菌株的新方法，利用其代谢特点，为进一步开发和改进蓝藻的醇类生产菌株奠定基础。(ZD)

原文及连结：Introduction of NADH-dependent nitrate assimilation in Synechococcus sp. PCC 7002 improves photosynthetic production of 2-methyl-1-butanol and isobutanol

https://doi.org/10.1016/j.ymben.2021.11.003