Molekularne podstawy oporności na glifosat przez zoptymalizowaną acetylotransferazę drobnoustrojową

1. Produkcja biopaliw przez rekombinowane Escherichia coli jest ograniczona przez toksyczność produktów. 2,3-butanodiol (2,3-BD), platforma i paliwo biochemiczne o niskiej toksyczności dla drobnoustrojów, może być obiecującą alternatywą dla  produkcji biopaliw.
2. Jednak wydajność i produktywność 2,3-BD wytwarzanego przez rekombinowane szczepy E. coli nie są wystarczające do fermentacji na skalę przemysłową. W tej pracy zoptymalizowano produkcję 2,3-BD przez rekombinowane szczepy E. coli, stosując podejście systematyczne. Klastry genów biosyntezy 2,3-BD sklonowano od kilku  rodzimych  producentów 2,3-BD, w tym  Bacillus  subtilis,  Bacillus  licheniformis , Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens i Enterobacter cloacae, wstawiono do wektora ekspresyjnego pET28a i porównano pod kątem 2,3 -synteza BD.
3. Rekombinowany szczep E. coli BL21/pETPT7-EcABC, niosący klaster genów szlaku 2,3-BD z Enterobacter cloacae, wykazał najlepszą zdolność do syntezy 2,3-BD. Następnie ekspresję najbardziej wydajnego klastra genów zoptymalizowano przy użyciu różnych promotorów, w tym PT7, Ptac, Pc i Pabc. E. coli BL21/pET-RABC z Pabc jako promotorem była lepsza w syntezie 2,3-BD.
4. Na podstawie wyników analiz profilowania biomasy i metabolitów pozakomórkowych warunki fermentacji, w tym pH, szybkość mieszania i szybkość napowietrzania, zostały zoptymalizowane pod kątem wydajnej produkcji 2,3-BD. Po fermentacji okresowej z zasilaniem w zoptymalizowanych warunkach wytworzono 73,8 g/l 2,3-BD przy użyciu E. coli BL21/pET-RABC w ciągu 62 godzin.

Wartości zarówno plonu, jak i produktywności 2,3-BD uzyskane dzięki zoptymalizowanemu systemowi biologicznemu są najwyższe, jakie kiedykolwiek osiągnięto dzięki zmodyfikowanemu szczepowi E. coli. Oprócz produkcji 2,3-BD podejście systematyczne może być również stosowane w produkcji innych ważnych chemikaliów poprzez rekombinowane szczepy E. coli.