Switching metabolic flux by engineering tryptophan operon-assisted CRISPR interference system in Klebsiella pneumoniae.

操纵子 生物 代谢工程 清脆的 代谢途径 基因 质粒 谷氨酸棒杆菌
作者
Peng Zhao,Qingyang Li,Pingfang Tian,Tianwei Tan
出处
期刊:Metabolic Engineering [Elsevier BV]
卷期号:65: 30-41 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.ymben.2021.03.001
摘要

One grand challenge for bioproduction of desired metabolites is how to coordinate cell growth and product synthesis. Here we report that a tryptophan operon-assisted CRISPR interference (CRISPRi) system can switch glycerol oxidation and reduction pathways in Klebsiella pneumoniae, whereby the oxidation pathway provides energy to sustain growth, and the reduction pathway generates 1,3-propanediol and 3-hydroxypropionic acid (3-HP), two economically important chemicals. Reverse transcription and quantitative PCR (RT-qPCR) showed that this CRISPRi-dependent switch affected the expression of glycerol metabolism-related genes and in turn improved 3-HP production. In shake-flask cultivation, the strain coexpressing dCas9-sgRNA and PuuC (an aldehyde dehydrogenase native to K. pneumoniae for 3-HP biosynthesis) produced 3.6 g/L 3-HP, which was 1.62 times that of the strain only overexpressing PuuC. In a 5 L bioreactor, this CRISPRi strain produced 58.9 g/L 3-HP. When circulation feeding was implemented to alleviate metabolic stress, biomass was substantially improved and 88.8 g/L 3-HP was produced. These results indicated that this CRISPRi-dependent switch can efficiently reconcile biomass formation and 3-HP biosynthesis. Furthermore, this is the first report of coupling CRISPRi system with trp operon, and this architecture holds huge potential in regulating gene expression and allocating metabolic flux.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
7秒前
liciky完成签到 ,获得积分10
7秒前
田様应助小陈不是小橙CiCi采纳,获得10
8秒前
10秒前
Lyubb完成签到 ,获得积分10
11秒前
韦老虎发布了新的文献求助100
11秒前
研友_Z7Xvl8完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
LY发布了新的文献求助10
15秒前
21秒前
21秒前
小火车应助科研通管家采纳,获得10
21秒前
小火车应助科研通管家采纳,获得10
21秒前
21秒前
21秒前
21秒前
21秒前
ljq完成签到,获得积分0
21秒前
韦老虎发布了新的文献求助100
22秒前
暂时贫穷的研究生完成签到,获得积分10
28秒前
831143完成签到 ,获得积分0
28秒前
Star完成签到,获得积分10
30秒前
smile完成签到,获得积分10
31秒前
韦老虎发布了新的文献求助100
36秒前
Wen完成签到 ,获得积分10
42秒前
xiaofenzi完成签到,获得积分10
43秒前
Jimmy_King完成签到 ,获得积分10
45秒前
伶俐书蝶完成签到 ,获得积分10
47秒前
韦老虎发布了新的文献求助100
49秒前
Jeremy637完成签到 ,获得积分10
53秒前
史克珍香完成签到 ,获得积分10
54秒前
58秒前
XD824发布了新的文献求助10
1分钟前
韦老虎发布了新的文献求助100
1分钟前
白枫完成签到 ,获得积分10
1分钟前
张静枝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
韦老虎发布了新的文献求助100
1分钟前
loey完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Introduction to Strong Mixing Conditions Volumes 1-3 500
Tip60 complex regulates eggshell formation and oviposition in the white-backed planthopper, providing effective targets for pest control 400
Optical and electric properties of monocrystalline synthetic diamond irradiated by neutrons 320
共融服務學習指南 300
Essentials of Pharmacoeconomics: Health Economics and Outcomes Research 3rd Edition. by Karen Rascati 300
Peking Blues // Liao San 300
Political Ideologies Their Origins and Impact 13 edition 240
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3800999
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3346581
关于积分的说明 10329619
捐赠科研通 3063070
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1681341
邀请新用户注册赠送积分活动 807491
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 763726