Jingwen Zhou 1,2 , Jianghua Li 1,2 , Junjun Wu 1,2 , Guocheng Du 1,2 e Jian Chen 1,2
O fornecimento limitado de malonil-CoA intracelular em Escherichia coli impede a síntese biológica de policetídeos, flavonóides e biocombustíveis. Aqui, foi construído um sistema de interferência de repetições palindrómicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas (CRISPR) para ajustar as vias metabólicas centrais para canalizar eficientemente o fluxo de carbono em direção ao malonil-CoA. Utilizando o sgRNA sintético para silenciar os genes candidatos, foram utilizados genes que poderiam aumentar o nível intracelular de malonil-CoA em mais de 223% como genes alvo. As eficiências de repressão destes genes alvo foram ajustadas para atingir níveis apropriados de modo a que o nível intracelular de malonil-CoA fosse aumentado sem alterar significativamente a acumulação de biomassa final (a DO600 final diminuiu menos de 10%). Com base nos resultados, o silenciamento múltiplo de genes foi bem-sucedido ao aproximar-se do limite da quantidade de malonil-CoA necessária para produzir o metabolito secundário específico da planta (2S)-naringenina. Ao acoplar as modificações genéticas ao crescimento celular, os efeitos combinados destas perturbações genéticas aumentaram o título final de (2S)-naringenina para 421,6 mg/L, que foi 7,4 vezes superior ao da estirpe de controlo (50,5 mg /L). A estratégia aqui descrita poderá ser utilizada para caracterizar genes que são essenciais para o crescimento celular e para desenvolver E. coli como uma fábrica celular bem organizada para a produção de outros produtos importantes que requerem malonil-CoA como precursor, como flavonóides, policetídeos e ácidos gordos. Os polímeros de alta resistência, por exemplo, os fios de aramida, são materiais importantes na inovação espacial. Para adquirir estes materiais em áreas remotas, por exemplo, Marte, a criação orgânica é intrigante. O polímero perfumado precursor do corrosivo aminobenzóico (pABA) pode ser obtido a partir da via do chiquimato através da formação metabólica de Bacillus subtilis, uma forma de vida apropriada para a ciência da engenharia espacial. A nossa técnica de construção incluiu a correção da indol-3-glicerol fosfato sintase (trpC) defeituosa, o knockout de uma isoenzima corismato mutase (aroH) e a sobreexpressão da aminodesoxicorismato sintase (pabAB) e da aminodesoxicorismato liase (pabC) dos microrganismos Corynebacterium callunae e Xenorhabdus bovienii separadamente. Além disso, foi feita uma proteína química de fusão (pabABC) para desviar a transição do carbono. Utilizando avanços versáteis, foram criados monstros da estirpe de criação, prontos a utilizar a xilose, para investigar e refletir sobre o limite de criação de pABA a partir de várias fontes de carbono. Em vez da eficácia do substrato ou da execução da via bioquímica, o item intoxicação, que estava firmemente sujeito ao pH, dava a impressão de ser o componente restritivo geral. O título mais notável alcançado em frascos agitados foi de 3,22 gl-1 com um rendimento em carbono de 12,4% [C†mol/C†mol] a partir de um aminoaçúcar. Isto garante a adequação do quadro para a utilização de ativos in situ (ISRU) na biotecnologia espacial,onde as matérias-primas que podem ser obtidas a partir do lisado de células de cianobactérias assumem uma função. Os plásticos e os polímeros são omnipresentes na nossa existência diária e, possivelmente, têm uma importância muito mais notável na inovação espacial. O tereftalato de polietileno situado biaxialmente (BoPET, nome de troca Mylar®) é estimado pela sua elevada elasticidade, fiabilidade dimensional e de substância, propriedades de impedimento e proteção elétrica; camadas de BoPET metalizado são, por exemplo, utilizadas em expansões de alta altitude, bem como em fatos espaciais, para proteção contra o calor e obstrução da radiação. As aramidas, semelhantes à textura e ao material da folha Kevlar®, destacam propriedades comparativamente extraordinárias, incluindo alta constância e módulo de qualidade, baixa exaustão flexível, assim como excelente segurança do composto e solidez quente e, além disso, oposição à radiação. Desta forma, são perfeitos para uma vasta gama de aplicações fortes, incluindo seguros balísticos. O facto de estes materiais serem particularmente apropriados para o desenvolvimento de fatos naturais e residências em inovação espacial mostra a sua utilização em autocarros insufláveis ??como os da Bigelow Aerospace® (NASA, 2017). As matérias-primas dos polímeros perfumados são geralmente derivadas de produtos petrolíferos, o que não é viável a longo prazo na Terra, nem acessível no espaço ou em destinos como a Lua da Terra ou Marte. A Engenharia Metabólica pode fornecer a inovação para resolver este problema, capacitando a criação de precursores de biosubstituição através da utilização de ativos in situ (ISRU). A ISRU tem como objetivo utilizar a ciência fabricada para recarregar itens em missões de investigação no espaço profundo (Rothschild, 2016). As vias metabólicas microbianas oferecem ascensão a numerosos intensificadores que podem substituir a partir de agora misturas sintéticas à base de petróleo por outras derivadas de bio ou substituí-las por opções de base biológica. Este incorpora um grande número de misturas derivadas de cheiro doce e aromático (Averesch e Krömer, 2018). O corrosivo médio para-aminobenzóico da via do shiquimato (pABA) é um desses aromáticos com pertinência adaptável - está a ser utilizado como operador de ligação cruzada para sumos e corantes, precursor no ramo farmacêutico e como corretivo em si (por exemplo, como o medicamento POTABA®). O pABA pode também ser transformado em corrosivo tereftálico (Farlow e Krömer, 2016), como matéria-prima para a criação de PET/Mylar®. Da mesma forma, pode ser concebível mudar o pABA para para-fenilenodiamina (por exemplo, através da resposta de Kochi ou Hunsdiecker seguida de substituição nucleofílica), que é (diferente do corrosivo tereftálico) o segundo monómero da fibra de aramida Kevlar®. Além disso, o pABA também pode ser polimerizado consigo próprio (Morgan, 1977), produzindo, concebivelmente, uma para-aramida com uma estrutura subatómica indiferenciada do Kevlar®.A possibilidade de criar microbiologicamente pABA para ser utilizado como precursor mecânico foi indicada pela primeira vez utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae (Krömer et al., 2013), onde foi obtido um título de 0,03 gl-1 (0,22 mM) utilizando glicose como única fonte de carbono. Num estudo de seguimento comprometido, o título pôde ser expandido para 0,22 gl-1 (1,57 mM) de glicerol/etanol (Averesch et al., 2016). Além disso, têm sido utilizados organismos microscópicos para a criação de pABA. Em Escherichia coli, foi conseguida uma centralização de 4,8 gl-1 (35 mM) a partir da glicose (Koma et al., 2014), enquanto a criação mais notável até à data foi cultivada com Corynebacterium glutamicum, atingindo 43, 06 gl-1 (314 mM ) da glicose (Kubota et al., 2016). Para utilizar esta inovação no espaço e eventualmente potenciar a união dos fios de aramida, seria excecionalmente atrativo criar pABA em Bacillus subtilis, a criatura geralmente adequada para a ciência da engenharia espacial. Bacillus subtilis estrutura endosporos (Nicholson et al., 2000; Horneck et al., 2010), que são incrivelmente imunes a alguns parâmetros naturais, por exemplo, período de seca, salinidade, pH e solventes e permanecem razoáveis ??durante um período de tempo considerável ; na medida em que estão protegidos da radiação UV, suportam mesmo o vácuo do meio ambiente (Horneck, 1993). Biografia Jingwen Zhou obteve o seu doutoramento em Engenharia de Fermentação em 2009. Depois disso, tornou-se Professor Assistente em 2009, Professor Associado em 2011 e Professor Catedrático em 2014 na Escola de Biotecnologia da Universidade de Jiangnan. Concluiu a sua formação pós-doutoral no Departamento de Química e Biologia Química em Harvard de 2012 a 2013. Os seus trabalhos de investigação atuais centram-se principalmente na engenharia metabólica de microrganismos para produzir ácidos orgânicos e produtos naturais vegetais, especialmente ácido L-ascórbico e flavonóides. Publicou 52 artigos revistos por pares em revistas como Metabolic Engineering, Applied and Environment Microbiology, e também várias recensões convidadas sobre Current Opinion in Biotechnology and Biotechnology Advances. Vários dos produtos típicos em que trabalhava são agora produzidos por diversos fabricantes à escala industrial. As suas conquistas foram premiadas diversas vezes na China. Atualmente é membro do Conselho Editorial da Scientific Reports (Nature Press) e do Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).06 gl-1 (314 mM) de glicose (Kubota et al., 2016). Para utilizar esta inovação no espaço e eventualmente potenciar a união dos fios de aramida, seria excecionalmente atrativo criar pABA em Bacillus subtilis, a criatura geralmente adequada para a ciência da engenharia espacial. Bacillus subtilis estrutura endosporos (Nicholson et al., 2000; Horneck et al., 2010), que são incrivelmente imunes a alguns parâmetros naturais, por exemplo, período de seca, salinidade, pH e solventes e permanecem razoáveis ??durante um período de tempo considerável ; na medida em que estão protegidos da radiação UV, suportam mesmo o vácuo do meio ambiente (Horneck, 1993). Biografia Jingwen Zhou obteve o seu doutoramento em Engenharia de Fermentação em 2009. Depois disso, tornou-se Professor Assistente em 2009, Professor Associado em 2011 e Professor Catedrático em 2014 na Escola de Biotecnologia da Universidade de Jiangnan. Concluiu a sua formação pós-doutoral no Departamento de Química e Biologia Química em Harvard de 2012 a 2013. Os seus trabalhos de investigação atuais centram-se principalmente na engenharia metabólica de microrganismos para produzir ácidos orgânicos e produtos naturais vegetais, especialmente ácido L-ascórbico e flavonóides. Publicou 52 artigos revistos por pares em revistas como Metabolic Engineering, Applied and Environment Microbiology, e também várias recensões convidadas sobre Current Opinion in Biotechnology and Biotechnology Advances. Vários dos produtos típicos em que trabalhava são agora produzidos por diversos fabricantes à escala industrial. As suas conquistas foram premiadas diversas vezes na China. Atualmente é membro do Conselho Editorial da Scientific Reports (Nature Press) e do Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).06 gl-1 (314 mM) de glicose (Kubota et al., 2016). Para utilizar esta inovação no espaço e eventualmente potenciar a união dos fios de aramida, seria excecionalmente atrativo criar pABA em Bacillus subtilis, a criatura geralmente adequada para a ciência da engenharia espacial. Bacillus subtilis estrutura endosporos (Nicholson et al., 2000; Horneck et al., 2010), que são incrivelmente imunes a alguns parâmetros naturais, por exemplo, período de seca, salinidade, pH e solventes e permanecem razoáveis ??durante um período de tempo considerável ; na medida em que estão protegidos da radiação UV, suportam mesmo o vácuo do meio ambiente (Horneck, 1993). Biografia Jingwen Zhou obteve o seu doutoramento em Engenharia de Fermentação em 2009. Depois disso, tornou-se Professor Assistente em 2009, Professor Associado em 2011 e Professor Catedrático em 2014 na Escola de Biotecnologia da Universidade de Jiangnan. Concluiu a sua formação pós-doutoral no Departamento de Química e Biologia Química em Harvard de 2012 a 2013. Os seus trabalhos de investigação atuais centram-se principalmente na engenharia metabólica de microrganismos para produzir ácidos orgânicos e produtos naturais vegetais, especialmente ácido L-ascórbico e flavonóides. Publicou 52 artigos revistos por pares em revistas como Metabolic Engineering, Applied and Environment Microbiology, e também várias recensões convidadas sobre Current Opinion in Biotechnology and Biotechnology Advances. Vários dos produtos típicos em que trabalhava são agora produzidos por diversos fabricantes à escala industrial. As suas conquistas foram premiadas diversas vezes na China. Atualmente é membro do Conselho Editorial da Scientific Reports (Nature Press) e do Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).e também várias recensões convidadas sobre Current Opinion in Biotechnology and Biotechnology Advances. Vários dos produtos típicos em que trabalhava são agora produzidos por diversos fabricantes à escala industrial. As suas conquistas foram premiadas diversas vezes na China. Atualmente é membro do Conselho Editorial da Scientific Reports (Nature Press) e do Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).e também várias recensões convidadas sobre Current Opinion in Biotechnology and Biotechnology Advances. Vários dos produtos típicos em que trabalhava são agora produzidos por diversos fabricantes à escala industrial. As suas conquistas foram premiadas diversas vezes na China. Atualmente é membro do Conselho Editorial da Scientific Reports (Nature Press) e do Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press). zhoujw1982@jiangnan.edu.cn
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