Abstrakt

Biosensor-vermittelte adaptive Laborevolution von Escherichia coli zur Überproduktion von L-Serin aus Glycerin

Xiaomei Zhang, Dong Zhang, Yujie Gao, Xiaojuan Zhang, Guoqiang Xu, Hui Li, Jinsong Shi, Zhenghong Xu

In dieser Studie wurde die adaptive Laborevolution (ALE) in Kombination mit einem Biosensor eingesetzt, um die L-Serin-Ausbeute zu verbessern. Zunächst wurde in E. coli ein Serin-Biosensor auf Basis des Transkriptionsregulators NCgl0581 von C. glutamicum konstruiert, außerdem wurden die Gültigkeit und Empfindlichkeit des Serin-Biosensors untersucht und die Ergebnisse zeigten, dass der Serin-Biosensor pDser von C. glutamicum in E. coli wirksam war und nur die zelluläre L-Serin-Biosynthese durch den Serin-Biosensor überwacht wurde. Dann wurde E. coli 4W, der 1,1 g/l L-Serin aus Glycerin produzieren kann, als Ausgangsstamm verwendet und der L-Serin-Abbauweg zu Glycin von 4W wurde durch CRISPR/Cas9 gelöscht, was zum Stamm 4WG mit einem L-Serin-Titer von 2,01 g/l führte. 4WG wurde durch die Verwendung von ALE in Kombination mit einem Serin-Biosensor weiterentwickelt. Der entwickelte Stamm 4WGX wurde erreicht und zeigte eine Ausbeute von 0,41 g/g Glycerin und konnte 4,13 g/L L-Serin produzieren, was 105 % bzw. 275 % mehr war als bei 4WG und 4W. Darüber hinaus zeigte 4WGX ein besseres Wachstum im Medium mit 50 g/L L-Serin-Zugabe, was auf seine bessere L-Serin-Verträglichkeit hinweist. Diese Arbeit zeigt, dass der Serin-Biosensor von C. glutamicum bei der Auswahl von E. coli mit Serin-Überproduktion nützlich war, was die Anwendung des Biosensors erweiterte und weitere Strategien für das Screening von Hochleistungsstämmen lieferte.