混合代谢工程技术使得在大肠杆菌（Escherichia coli）中能够通过木糖（xylose）的驱动实现聚羟基丁酸（polyhydroxybutyrate，PHB）和紫罗兰素（violacein）的共生产

《Journal of Biological Engineering》：Hybrid metabolic engineering enables xylose-driven co-production of polyhydroxybutyrate and violacein in Escherichia coli

　　

摘要

背景

在木质纤维素生物质中，木糖是仅次于葡萄糖的第二大丰富糖类。作为一种可再生和可持续的原料，它正受到作为微生物生物过程原料的关注。在本研究中，我们展示了从木糖中共生产聚羟基丁酸酯（PHB）和紫罗兰素的可行性。我们首先通过基因组规模的代谢模拟验证了共生产的可行性，随后使用了一种混合表达系统进行了优化，该系统结合了传统的tac启动子以及合成启动子-核糖体结合位点-终止子（半内源性PRT）元件，这些元件位于两个质粒中。此外，我们还评估了紫罗兰素对I型甲烷氧化菌的抗菌活性。

结果

携带混合系统的重组大肠杆菌DH5α在仅以木糖为碳源（不添加色氨酸）的M9培养基中，分别产生了111.3±19.7毫克/升和0.88±0.23毫克/升的PHB和紫罗兰素。使用合成PRT系统时，每克干细胞重量（DCW）可获得528.9±104毫克的PHB。此外，在含有甲醇作为唯一碳源的硝酸盐矿物盐培养基中，9微克/毫升浓度的紫罗兰素能够抑制甲基嗜碱菌（Methylomicrobium alcaliphilum）20Z的生长。

结论

利用木质纤维素衍生的糖类进行共生产提供了一种环境可持续的生物制造方法，有助于减少温室气体排放，并支持向循环型生物经济的转型。