Coordination of metabolic pathways: Enhanced carbon conservation in 1,3-propanediol production by coupling with optically pure lactate biosynthesis

1,3-丙二醇 代谢工程 代谢途径 丙二醇 甘油 生物生产 生物化学 生物合成 化学 催产克雷伯菌 发酵 新陈代谢 有机化学 肠杆菌科 大肠杆菌 基因
作者
Bo Xin,Fei Tao,Yu Wang,Hongyu Liu,Cuiqing Ma,Ping Xu
出处
期刊:Metabolic Engineering [Elsevier BV]
卷期号:41: 102-114 被引量:55
标识
DOI:10.1016/j.ymben.2017.03.009
摘要

Metabolic engineering has emerged as a powerful tool for bioproduction of both fine and bulk chemicals. The natural coordination among different metabolic pathways contributes to the complexity of metabolic modification, which hampers the development of biorefineries. Herein, the coordination between the oxidative and reductive branches of glycerol metabolism was rearranged in Klebsiella oxytoca to improve the 1,3-propanediol production. After deliberating on the product value, carbon conservation, redox balance, biological compatibility and downstream processing, the lactate-producing pathway was chosen for coupling with the 1,3-propanediol-producing pathway. Then, the other pathways of 2,3-butanediol, ethanol, acetate, and succinate were blocked in sequence, leading to improved d-lactate biosynthesis, which as return drove the 1,3-propanediol production. Meanwhile, efficient co-production of 1,3-propanediol and l-lactate was also achieved by replacing ldhD with ldhL from Bacillus coagulans. The engineered strains PDL-5 and PLL co-produced over 70 g/L 1,3-propanediol and over 100 g/L optically pure d-lactate and l-lactate, respectively, with high conversion yields of over 0.95 mol/mol from glycerol.

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