Направленная модификация метаболизма Escherichia coli для создания штаммов – продуцентов треонина

Автор: Т.В. Юзбашев, Т.В. Выборная, А.С. Ларина, И.Т. Гвилава, Н.Е. Воюшина, С.С. Мокрова, Е.Ю. Юзбашева, И.В. Манухов, С.П. Синеокий, В.Г. Дебабов.

Страница: 8-33

Направленная модификация метаболизма Escherichia coli для создания штаммов – продуцентов треонина

Биотехнология, 2013, № 2, С. 8-33

УДК 579.66

Раздел: «Проблемы, перспективы»

Т.В. Юзбашев ^*,  Т.В. Выборная,  А.С. Ларина,  И.Т. Гвилава,  Н.Е. Воюшина,  С.С. Мокрова,  Е.Ю. Юзбашева,  И.В. Манухов,  С.П. Синеокий,  В.Г. Дебабов

ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов» (ГосНИИгенетика), Москва, 117545

e-mail:  t_yuzbashev@genetika.ru

Модификация метаболизма штамма Escherichia coli К-12, ведущая к сверхпродукции треонина, является наиболее изученной системой в «синтетической биологии», на которой отрабатывалось большинство известных в настоящее время подходов к конструированию продуцентов. Они включают оптимизацию биосинтеза путем поиска лимитирующих стадий, модификацию транспорта субстрата и продукта, устранение побочных метаболических путей и систем деградации, повышение скорости регенерации необходимых для синтеза продукта коферментов, устранение футильных циклов и неэкономных метаболических путей. Развитие исследований в области функциональной геномики позволило выборочно устранить «лишние» гены, функция которых бесполезна для продуцента или неблагоприятно сказывается на его свойствах. В совокупности в рамках различных исследований при конструировании продуцентов треонина было направленно модифицировано более 150 локусов в геноме, затрагивающих более 30% генов E. coli, что представляет интересный материал для специалистов, работающих как в этой области, так и в смежных биологических дисциплинах. Данный обзор посвящен оценке генно-инженерных модификаций метаболизма E. coli, ведущих к сверхпродукции треонина, основанной, главным образом, на сведениях, опубликованных в современной патентной литературе.

Ключевые слова:  генная инженерия, метаболическая инженерия, продуцент, треонин, Escherichia coli.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The directed modification of Escherichia coli metabolism for the design of threonine-Producing strains

T.V. Yuzbashev ^*,  T.V. Vybornaya,  A.S. Larina,  I.T. Gvilava,  N.E. Voyushina,  S.S. Mokrova,  E.Yu. Yuzbasheva,  I.V. Manukhov,  S.P. Sineoky,  and  V.G. Debabov.

The State Research Institute for Genetics and Selection of Industrial Microorganisms, 117545, Moscow Russia

e-mail:  t_yuzbashev@genetika.ru

The modification of Escherichia coli K-12 metabolism leading to threonine overproduction is the most studied system in synthetic biology that has been used to elaborate the majority of currently known approaches to microbial producers construction. They include optimization of biosynthesis through the search for rate-limiting stages, modification of substrate and product transport, elimination of side pathways and degradation systems, reinforcement of regeneration of coenzymes that are required for product biosynthesis, exclusion of futile cycles and pathways with low energy efficiency. The extensive researches in functional genomics enabled a selective removing of «unnecessary genes» the functions of which are useless for producing strain or adversely affect its properties. Totally, using various approaches to constructing of threonine-producing strains, more than 150 genome loci that affect more than 30% genes in E. coli were directly modified, thus providing powerful data for investigators in the field of microbial synthesis as well as in the adjacent life sciences. The present review is dedicated to the assessment of gene-engineering modifications in E. coli metabolism (mainly on the basis of the current patent literature) that permitted to achieve the threonine overproduction.

Key word:  Escherichia coli, gene engineering, metabolic engineering, producing strain, threonine.

12.07.2013, 7275 просмотров.