Ectoina (1,4,5,6-tetra-hidro-2-metil-4-pirimidinecarboxílico,CAS: 96702-03-3), uma molécula de proteção natural, exibe uma água excepcional - Capacidade de retenção 80 vezes maior que a do glicerol. Efetivamente equilibra a pressão osmótica entre as membranas celulares, estabiliza as estruturas de proteínas e macromoléculas e protege sistemas biológicos sob condições ambientais extremas. Devido a essas propriedades notáveis, a ectoina tem sido amplamente aplicada em indústrias como cosméticos e agricultura.
Em 2023, o tamanho do mercado global de ectoína atingiu 70 milhões de dólares, e a eisitis esperava que a concretização do gestão donualgrowthrate (CAGR) de 5,4100 milhões até 2032.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Jiang Min, da Nanjing Tech University, publicou um estudo no prestigiado Journal ACS Synthetic Biology. O artigo é intitulado "Alta produção de ectoína a partir de hidrolisado lignocelulósico por Escherichia coli por meio de engenharia metabólica e de fermentação".
Os pesquisadores construíram um módulo de síntese de ectoína emE. colie aliviou a taxa - etapas limitando, permitindo a síntese de 115,15 g/l ectoína usando glicose em um biorreator de 5 L. Quando o hidrolisado de palha de trigo foi usado como fonte de carbono, o rendimento da ectoina atingiu 134,08 g/L (com uma produtividade de 0,33 g/g). Isso representa o nível mais alto de síntese ectoina por microorganismos usando a biomassa de custo de- baixa até o momento, fornecendo suporte técnico para a produção industrial de ectoina. O candidato a doutorado Feng Yifan é o primeiro autor do artigo, enquanto o professor Xin Fengxue e o professor associado Jiang Wankui são os autores correspondentes.
Primeiro, os pesquisadores integraram oECTABCCluster de genes derivado da bactéria halofílicaHalomonas VenustaEtc. no genoma deE. coliMG1655, alcançando a síntese heteróloga de ectoina emE. coli.
Figura|Construção de engenharia metabólica da produção de ectoína emE. coli
Para abordar a questão do desvio de fluxo metabólico de fosfoenolpiruvato (PEP) no host, os pesquisadores usaram a tecnologia CRISPR - Cas9 para eliminar o gene CRR -} um gene -chave no sistema de fosfotransferase (pts). Isso redirecionou o fluxo metabólico em direção a oxaloacetato (OAA), aumentando o rendimento da ectoina de 0,56 g/L para 1,27 g/L.
Através da taxa - limitando a análise enzimática Combinando experimentos de fermentação e superexpressão, verificou -se que a aspartato quinase lysC era o gargalo metabólico. Portanto, após a superexpressão de seu feedback - ECLYSC mutante resistente, o rendimento do balão de ectoina foi aumentado para 2,51 g/L.
Figura|Eliminação da taxa - limitando etapas na via de síntese ectoina
Otimização sistemática de componentes médios -, incluindo os tipos e concentrações de fontes de carbono e fontes de nitrogênio, bem como as concentrações de cloreto de sódio e sulfato de magnésio -} melhoraram significativamente a eficiência da síntese. Em um biorreator de 5 L, os pesquisadores descobriram que o efeito inibitório da glicose na síntese de ectoína poderia ser aliviado adotando uma estratégia de alimentação controlada dinamicamente (mantendo uma concentração residual de glicose de 1,0 g/L). Enquanto isso, depois de otimizar o tempo de adição do indutor para equilibrar o crescimento celular e a síntese ectoína, o rendimento da ectoina atingiu 115,15 g/L.
Figura|Otimização do processo de fermentação
Para atingir a produção baixa de -, a glicose foi substituída por hidrolisado de palha de trigo. Através do controle preciso das estratégias de suplementação de fonte de carbono e regulação nutricional, o rendimento final atingiu 134,08 g/L (rendimento de 0,33 g/g de açúcar, eficiência de produção de 3,7 g/l/h), um aumento de 17% em comparação com o sistema puro de glicose e atingiu o mais alto nível relatado até a síntese da excetos usando a linhada usando a lignose usando a lignosia.
Figura 1|Usando hidrolisado lignocelulósico como fonte de carbono para produção de ectoína
Esta pesquisa demonstra uma estratégia em que Escherichia coli, por meio de modificações metabólicas e de engenharia de fermentação, utiliza eficientemente o hidrolisado lignocelulósico para produzir ectoína. Ele fornece um novo caminho para baixo - custo e biomanufacturamento ambientalmente amigável. Ao empregar estratégias de engenharia dimensional multi -, combina matérias -primas baratas com biossíntese eficiente. Isso não apenas avança o potencial industrial da produção de ectoina, mas também oferece uma referência para a biomanufatura de outros compostos adicionados - -.
Isenção de responsabilidade: Este artigo tem como objetivo transmitir as informações mais recentes em biologia sintética e não representa a posição da plataforma. Não constitui nenhum conselho ou sugestão de investimento, e os anúncios oficiais/da empresa prevalecerão. Este artigo também não é uma recomendação do plano de tratamento. Para orientação do plano de tratamento, consulte um hospital regular.
