Strain engineering for high-level 5-aminolevulinic acid production in Escherichia coli
Notice bibliographique
Résumé
As issues surrounding depleting fossil fuels, climate change, and various other environmental impacts are becoming more prevalent, there is a growing interest in technological shifts toward a bio-based economy. Various advanced biotechnological tools have been developed to customize cell factories for the production of a wide range of complex fine chemicals from renewable feedstock. Herein, we report development of a microbial bioprocess for high-level and potentially economical production of 5-aminolevulinic acid (5-ALA), a valuable non-proteinogenic amino acid with multiple applications in medical, agricultural, and food industries, using Escherichia coli as a cell factory. We first implemented the Shemin (i.e., C4) pathway for heterologous 5-ALA biosynthesis in E. coli. To reduce, but not to abolish, the carbon flux toward essential tetrapyrrole/porphyrin biosynthesis, we applied Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats interference (CRISPRi) to repress hemB expression, leading to extracellular 5-ALA accumulation. We then applied metabolic engineering strategies to direct more dissimilated carbon flux toward the key precursor of succinyl-CoA for enhanced 5-ALA biosynthesis. Using these engineered E. coli strains for bioreactor cultivation, we successfully demonstrated high-level 5-ALA biosynthesis solely from glycerol (~30 g l-1) under both microaerobic and aerobic conditions, achieving up to 5.95 g l-1 (36.9% yield) and 6.93 g l-1 (50.9% yield) 5-ALA, respectively. This study represents one of the most effective bio-based production of 5-ALA from a structurally unrelated carbon to date, highlighting the importance of integrated strain engineering and bioprocessing strategies to enhance bio-based production.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».