Protein engineering and iterative multimodule optimization for vitamin B6 production in Escherichia coli

代谢工程 大肠杆菌 发酵 蛋白质工程 生物化学 食品科学 吡哆醇 生物制品 化学 生产过剩 生物技术 生物 生物燃料 基因
作者
Linxia Liu,Jinlong Li,Yuanming Gai,Zhizhong Tian,Yanyan Wang,Tenghe Wang,Pi Liu,Qianqian Yuan,Hongwu Ma,Sang Yup Lee,Dawei Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1): 5304-5304 被引量:38
标识
DOI:10.1038/s41467-023-40928-0
摘要

Vitamin B6 is an essential nutrient with extensive applications in the medicine, food, animal feed, and cosmetics industries. Pyridoxine (PN), the most common commercial form of vitamin B6, is currently chemically synthesized using expensive and toxic chemicals. However, the low catalytic efficiencies of natural enzymes and the tight regulation of the metabolic pathway have hindered PN production by the microbial fermentation process. Here, we report an engineered Escherichia coli strain for PN production. Parallel pathway engineering is performed to decouple PN production and cell growth. Further, protein engineering is rationally designed including the inefficient enzymes PdxA, PdxJ, and the initial enzymes Epd and Dxs. By the iterative multimodule optimization strategy, the final strain produces 1.4 g/L of PN with productivity of 29.16 mg/L/h by fed-batch fermentation. The strategies reported here will be useful for developing microbial strains for the production of vitamins and other bioproducts having inherently low metabolic fluxes.
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