Metabolic engineering for Escherichia coli BW25113 for the production of 5-Aminolevulinic Acid based on CRISPR/Cas9 mediated gene knockout and metabolic pathway modification

代谢工程 大肠杆菌 清脆的 基因敲除 基因 Cas9 代谢途径 基因组编辑 重组DNA 拉伤 生物化学 基因组工程 球形红杆菌 合理设计 生物 化学 计算生物学 细菌 遗传学 解剖 光合作用
作者
Changchuan Ye,Yuting Yang,Xi Chen,Lijie Yang,Xiao Hua,Mengjie Yang,Xiangfang Zeng,Shiyan Qiao
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-1845109/v1
摘要

Abstract 5-Aminolevulinic acid (ALA) recently received much attention due to its potential application in many fields. In this study, an ALA production strain of Escherichia coli was constructed by rational metabolic engineering and stepwise improvement based on known regulatory and metabolic information and CRISPR/Cas9 mediated gene knockout. A metabolic strategy to produce ALA directly from glucose in this recombinant E. coli via the C5 pathway was applied herein. The rational metabolic engineering by gene knockouts significantly improved ALA production from 662.3 to 1601.7 mg/L. In addition, we tried to synergistically produce ALA via the C4 pathway in recombinant strain. The expression of a modified hemA gene, encoding an ALA synthase from Rhodobacter sphaeroides , improved ALA production from 1601.7 to 2099.7 mg/L. After 24 h cultivation, a yield of 0.210 g ALA per g glucose was achieved by constructed E. coli D5:FYABD. These results suggest that an industrially competitive strain can be efficiently developed by metabolic engineering based on combined rational modification and optimization of gene expression.

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