Biosensor-informed engineering of Cupriavidus necator H16 for autotrophic D-mannitol production

生物感应工程菌C.necator自养生产D-甘露糖醇

来源：Metabolic Engineering

IF：9.783

摘要：Cupriavidus necator H16 是研究最多的二氧化碳 (CO2) 固定细菌之一。它可以以聚合物聚羟基丁酸酯的形式储存碳，并在自养条件下通过有氧氢氧化产生能量，使 C. necator 成为从废气中生物生产增值化合物的理想底盘。然而，尽管它具有巨大的潜力，但 C. necator 用于化学物质的自养生物合成的实验证据是有限的。在这里，我们对 C. necator 进行了基因工程，用于直接从 Calvin-Benson-Bassham (CBB) 循环中间体进行工业相关糖醇甘露醇的高水平从头生物合成。为了确定 C. necator 中的最佳甘露醇生产条件，采用甘露醇响应生物传感器筛选单功能和双功能甘露醇 1-磷酸脱氢酶 (MtlDs) 和甘露醇 1-磷酸磷酸酶 (M1Ps)。我们发现来自褐藻 Ectocarpus silculosus 的 MtlD/M1P 在异养生长条件下总体表现最好，并被选择进行染色体整合。因此，重组 C. necator 的自养发酵产生高达 3.9 g/L 的甘露醇，这比使用重组蓝细菌的甘露醇生物合成有了实质性的改进。重要的是，我们证明在稳定生长期开始时，几乎 100% 的碳可以通过 3-磷酸甘油醛和 6-磷酸果糖中间体从 CBB 循环进入甘露醇。该研究首次强调了 C. necator 利用源自​​ CBB 循环的前体从 CO2 生成糖醇的潜力。