(A) Jämförelse av metaboliska vägar för bioproduktion av C4-trikarboxylsyra (TCA) cykelintermediärer (OAA) från FA eller glukosråvaror. (B) Design av glyoxylat-TCA-cykel för effektiv produktion av TCA-cykel-härledda kemikalier. Kredit:mLife (2022). DOI:10.1002/mlf2.12006
Denna studie leds av Dr Yong Tao (Institutet för mikrobiologi, kinesiska vetenskapsakademin), Dr Weifeng Liu (Institutet för mikrobiologi, kinesiska vetenskapsakademin) och Dr Bo Liu (Microcyto Co. Ltd.). Fettsyror är lovande alternativa råvaror till glukos och kan lätt erhållas från olika källor, inklusive spillolja, råolja och oljebiprodukter. Under de senaste åren har Prof. Yong Taos grupp engagerat sig i att utveckla ekonomiskt och ekologiskt konkurrenskraftiga bioproduktionsprocesser med hjälp av alternativ biomassa. De fokuserade främst på fettsyrabaserade biomassaresurser.
Både Dr Weifeng Liu och Bo Liu är nyckelmedlemmarna i detta forskarteam. "Fettsyror har en högre grad av reduktion och kolhalt per massa jämfört med glukos. Fettsyrakatabolism kan generera rikligt med acetyl-CoA som fungerar som föregångare till många viktiga kemikalier. Samtidigt tillåter deras katabolism generering av fler reducerande ekvivalenter som krävs för biosyntes och kan producera kemikalier med högre utbyte", säger Weifeng.
β-Alanin är en viktig icke-proteinaminosyra som härrör från TCA-cykelintermediärer. Det kan användas som prekursorer för att producera pantotensyra, akrylamid och akrylnitril, som används i stor utsträckning vid tillverkning av livsmedelstillsatser, läkemedel och bulkkemikalier. β-Alanin kan framställas från fettsyror med ett teoretiskt utbyte på 1,391 g/g råmaterial (palmitinsyra), vilket är mycket högre än någon annan väg från glukos.
I detta arbete fann de att fettsyraråvaror kunde möjliggöra högutbytesproduktion av β-alanin, samtidigt som de bibehåller ett effektivt och balanserat metaboliskt flöde av glyoxylat-TCA-cykeln, vilket är gynnsamt för både produktsyntes och celltillväxt.
(A) Identifiering av flaskhalsen för β-alaninutbytet. (B) Bioomvandling av stammar som producerar β-alanin. Kredit:mLife (2022). DOI:10.1002/mlf2.12006
Så småningom utvecklades en effektiv mikrobiell cellfabrik för hållbar produktion av β-alanin från fettsyraråvaror. "Produktionsmåtten är de högsta rapporterade hittills. Vi förväntar oss att de principer som belysas här skulle ge insikter i utvecklingen av nya bioproduktionsvägar i framtiden", säger Weifeng.
Forskningen publicerades i mLife . + Utforska vidare
