Holistic bioengineering: rewiring central metabolism for enhanced bioproduction

生物生产 代谢途径 代谢网络 有机体 柠檬酸循环 代谢工程 磷酸戊糖途径 生物 糖酵解 生物化学 三羧酸 生物合成 新陈代谢 计算生物学 生化工程 工程类 遗传学
作者
Selçuk Aslan,Elad Noor,Arren Bar‐Even
出处
期刊:Biochemical Journal [Portland Press]
卷期号:474 (23): 3935-3950 被引量:50
标识
DOI:10.1042/bcj20170377
摘要

What does it take to convert a living organism into a truly productive biofactory? Apart from optimizing biosynthesis pathways as standalone units, a successful bioengineering approach must bend the endogenous metabolic network of the host, and especially its central metabolism, to support the bioproduction process. In practice, this usually involves three complementary strategies which include tuning-down or abolishing competing metabolic pathways, increasing the availability of precursors of the desired biosynthesis pathway, and ensuring high availability of energetic resources such as ATP and NADPH. In this review, we explore these strategies, focusing on key metabolic pathways and processes, such as glycolysis, anaplerosis, the TCA (tricarboxylic acid) cycle, and NADPH production. We show that only a holistic approach for bioengineering — considering the metabolic network of the host organism as a whole, rather than focusing on the production pathway alone — can truly mold microorganisms into efficient biofactories.

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