滴定细菌生长和化学生物合成以有效地生产N-乙酰氨基葡萄糖和N-乙酰神经氨酸

Titrating bacterial growth and chemical biosynthesis for efficient N-acetylglucosamine and N-acetylneuraminic acid bioproduction

IF:12.121

来源：Nature Communications

摘要：

代谢工程学通过重新连接细胞资源以生产目标化合物来促进化学生物合成。但是，细胞生长与生物生产之间的不平衡通常会降低生产效率。基于遗传密码扩展（GCE）的正交翻译系统通过将非规范密码子重新分配给非规范氨基酸（ncAA）而将非规范氨基酸ncAA整合到蛋白质中，从而可以平衡细胞代谢。在这里，开发了基于GCE的细胞生长和生物合成平衡工程（GCE-CGBBE），它基于通过构建ncAA依赖性表达模式来滴定细胞生长和代谢通量决定基因的表达。将GCE-CGBBE运用在基因组编码的大肠杆菌Δ321AM中，我们通过精确地平衡糖酵解和N-乙酰氨基葡糖生产，浓度增加了4.54倍。 GCE-CGBBE进一步扩展到非基因组编码的枯草芽孢杆菌，通过滴定基本基因表达来平衡生长和N-乙酰神经氨酸的生物生产，滴度提高2.34倍。此外，ncAA依赖性必需基因表达调控的发展表明，工程化枯草芽孢杆菌具有有效的生物抑制作用，从而避免了自然界中的意外增殖。