Ce numéro vous recommande un article publié dans Synthetic and Systems Biotechnology par l'équipe du professeur Zhou jingwen, Directeur adjoint du Centre des sciences alimentaires du futur de l'Université de Gangnam: Synergetic engineering of Escherichia coli for efficient production of L-tyrosine。 Grâce à une stratégie d'ingénierie Collaborative visant à cibler la voie de l'acide shikimique et à affiner les processus métaboliques, et en utilisant l'évolution adaptative en laboratoire (MMC) pour améliorer la tolérance de la souche aux conditions acides, cette étude a abouti à une souche optimisée capable de produire 92,5 G / L de l - Tyrosine En 62 heures dans un fermenteur de 5 litres, avec des implications importantes pour la production industrielle de l - Tyrosine.

La L - Tyrosine a un large éventail d'applications dans les industries alimentaire, alimentaire, chimique et pharmaceutique, elle est non seulement un précurseur de nombreux produits naturels tels que l'acide caféique, Les flavonoïdes et la curcumine, entre autres, mais elle est également impliquée dans la synthèse du médicament L - Dopa pour le traitement du syndrome de Parkinson. Malgré l'importance industrielle de la L - Tyrosine, les procédés traditionnels de synthèse chimique ou enzymatique de la tyrosine présentent les inconvénients d'un coût élevé et d'une stabilité médiocre. La méthode de fermentation microbienne pour produire de la tyrosine présente des avantages tels que le faible coût et la simplicité de l'opération, mais il existe également des inconvénients tels que le faible rendement, la souche fermentée à haute densité n'est pas suffisamment stable.

En utilisant E. coli WSH - z06 comme souche de départ, les chercheurs ont vérifié le mélange de surexpression et de Knockout de plusieurs gènes associés à l'accumulation d'acides aminés shikimiques et aromatiques, obtenant une souche combinant 4 surexpressions géniques et 3 Knockout, avec un rendement en l - Tyrosine de 48 h atteignant 4,22 G / L (Figure 2). La voie phospholytique (PK) a ensuite été ajoutée à la voie de l'acide shikimique et l'od600 de la souche a augmenté de 9,8% dans le shaker, mais la production globale de l - Tyrosine a montré une tendance à la baisse. Après intégration de 2 gènes qui se transforment mutuellement en NADH et NADPH, le rendement de la souche obtenue est porté à 6,17 G / L (Figure 3A). Cette souche a été soumise à une fermentation au niveau d'un fermenteur de 5 L et la production de l - Tyrosine a atteint 50,2 G / L, tandis que 12,4 G / l d'acide acétique ont été détectés dans le ferment (figure 3b), une forte concentration d'acide acétique ayant entraîné une inhibition marquée de la croissance bactérienne (figure 3b).

Pour réduire l'accumulation d'acide acétique, le Knockout du gène de la voie de production d'acide acétique d'e. Coli a entraîné une diminution de 33,6% de la production d'acide acétique de la souche et une légère amélioration de la croissance des bactéries. L'amélioration de sa tolérance à l'acide acétique, l'amélioration du rendement en lysine, l'évolution adaptative avec le MMC (Microbial Drop Continuous passage evolutor), le criblage de plus de 200 gouttelettes sous un système de gouttelettes de 50 passages, l'augmentation constante de la concentration en acide acétique, donnent des souches qui poussent bien à pH 5,1, avec un rendement optimal de 7,11 G / L au niveau du Shaker (Figure 4). Le rendement final en l - Tyrosine atteint 92,8 G / l en contrôlant la concentration en glucose et en oxygène dissous dans un fermenteur de 5 L.

Cette série de stratégies d'ingénierie intégrées fait progresser considérablement la production de l - Tyrosine dans la synthèse microbienne, offrant un soutien expérimental solide pour la production de qualité industrielle.

Figure 1 voie de biosynthèse du glucose de la L - Tyrosine

Figure 2 Production de lysine après Knockout et surexpression du gène

Figure 3 optimisation des résultats de fermentation de la souche Shaker avec fermenteur 5L

Figure 4 Modification du système acétique d'e. Coli et évolution de la résistance aux acides

Lien vers l'article: https://doi.org/10.1016/j.synbio.2023.10.005