Un grupo de investigación de KAIST ha desarrollado una ingeniería E. coli cepa que convierte ácido fórmico y CO 2 para piruvato y produce energía celular a partir del ácido fórmico a través de vías reconstruidas de un carbono. La estrategia descrita en este estudio proporciona una nueva plataforma para producir productos químicos de valor añadido a partir de fuentes de un carbono.
El ácido fórmico es un ácido carboxílico compuesto por un carbono. El ácido fórmico se produjo a partir del CO 2 por el método químico. Recientemente, el Centro de I + D de la refinería de gas C1 ha desarrollado con éxito un proceso biológico que produce ácido fórmico a partir de monóxido de carbono por primera vez. El ácido fórmico está en estado líquido cuando está a temperatura ambiente y presión atmosférica. Además, es químicamente estable y menos tóxico, por lo tanto, fácil de almacenar y transportar. Por lo tanto, se puede utilizar como una fuente alternativa de carbono en el proceso de fermentación microbiana. Para producir productos químicos de valor agregado utilizando ácido fórmico, una vía metabólica queconvierte el ácido fórmico en moléculas celulares compuestas de múltiples carbonos. Sin embargo, no se ha desarrollado una vía metabólica que pueda convertir eficazmente el ácido fórmico en moléculas celulares. Esto actuó como un obstáculo para la producción de productos químicos de valor agregado utilizando ácido fórmico
Un grupo de investigación del estudiante de doctorado Junho Bang y el distinguido profesor Sang Yup Lee del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST abordaron este tema. Este estudio, titulado "Asimilación deÁcido fórmico y CO 2 por Escherichia coli de ingeniería equipada con vías de asimilación de un carbono reconstruidas ", se ha publicado en línea en Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS el 18 de septiembre
Ha habido un interés creciente en utilizar ácido fórmico como una fuente de carbono alternativa para la producción de productos químicos de valor agregado. Esta investigación informa el desarrollo de una ingeniería E. coli cepa que puede convertir ácido fórmico y CO 2 para piruvato y producir energía celular a partir del ácido fórmico a través de las vías reconstruidas de un carbono.
La vía metabólica que convierte eficientemente el ácido fórmico y el CO 2 en piruvato se construyó mediante el uso combinado del ciclo de tetrahidrofolato y la reacción de escisión de glicina inversa. El ciclo de tetrahidrofolato se reconstruyó utilizando Methylobacterium extorquens formiato-THF ligasa, metenil-THF ciclohidrolasa y metilen-THF deshidrogenasa. La reacción de escisión de glicina fuese invierte al anular el gen represor gcvR y sobreexpresar los genes gcvTHP que codifican enzimas relacionadas con la reacción de escisión de la glicina. Ácido fórmico y CO 2 la conversión a piruvato aumentó a través de la ingeniería metabólica del E. coli cepa equipada con la vía de asimilación de un carbono.
Además, para reducir el consumo de glucosa y aumentar el consumo de ácido fórmico, también se introdujo la formiato deshidrogenasa de Candida boidnii para construir una vía de producción de energía celular a partir del ácido fórmico. Esto reduce el consumo de glucosa y aumenta el consumo de ácido fórmico.
Las vías de un carbono reconstruidas pueden suministrar moléculas celulares y energías celulares a partir del ácido fórmico y el CO 2 . Por lo tanto, la ingeniería E. coli cepa equipada con ácido fórmico y CO 2 la vía de asimilación y la vía de producción de energía celular a partir del ácido fórmico mostraron crecimiento celular a partir del ácido fórmico y el CO 2 sin glucosa. Se controló el crecimiento celular y se realizó un análisis de isótopos de 13C para confirmar E. coli crecimiento a partir del ácido fórmico y CO 2 . Se encontró que la ingeniería E. coli cepa el crecimiento celular sostenido del ácido fórmico y el CO 2 sin glucosa.
El profesor Lee dijo: "Para construir el sistema de refinería C1, es necesario desarrollar una cepa de plataforma que pueda convertir materiales de un carbono en materiales con mayor contenido de carbono. En este informe, una vía de un carbono que puede convertir eficientemente el ácido fórmico yCO 2 se desarrolló para piruvato y se introdujo una vía de producción de energía celular a partir del ácido fórmico. Esto resultó en una ingeniería E. coli cepa que puede utilizar eficientemente el ácido fórmico como fuente de carbono mientras se redujo el consumo de glucosa. Las rutas de un carbono reconstruidas en esta investigación serán útiles para la construcción del sistema de refinería C1 ".
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Materiales proporcionado por Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea KAIST . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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