Метаболическая инженерия Escherichia coli для продукции фенилаланина и родственных соединений

Автор: В.Г. Дорошенко, В.А. Лившиц, Л.Г. Айрих, И.С. Шмагина, Е.А. Саврасова, М.В. Овсиенко, С.В. Машко

Страница: 8-27

Метаболическая инженерия Escherichia coli для продукции фенилаланина и родственных соединений

Биотехнология. 2014, № 4, С. 8-27

УДК 579.66

Раздел:  «Проблемы, перспективы»

В.Г. Дорошенко ^*,  В.А. Лившиц,  Л.Г. Айрих,  И.С. Шмагина,  Е.А. Саврасова,  М.В. Овсиенко,  С.В. Машко

ЗАО “Научно-исследовательский институт Аджиномото-Генетика»,  Москва, 117545

e-mail:  Vera_Doroshenko@agri.ru

В обзоре систематизированы подходы метаболической инженерии, которые применялись в том числе и его авторами, при создании продуцентов фенилаланина на основе Escherichia coli. Для получения значимых количеств фенилаланина проведена оптимизация его биосинтеза, а также обеспечена доступность его непосредственных предшественников в  клеточном метаболизме — эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпировиноградной кислоты. Для более полной переориентации обмена веществ на синтез фенилаланина изучалась возможность изменения механизмов глобальной регуляции, в частности, через посредство Csr (carbon storage regulator). С использованием продуцента фенилаланина в качестве тест-системы связана идентификация экспортера ароматических аминокислот YddG. Обсуждаются оригинальные подходы к конструированию продуцента фенилаланина (использование leaky-аллеля tyrA—ssrA, промоторов фосфатного регулона), а также новые методы получения продуцентов родственной аминокислоты тирозина. Рассматриваются примеры получения полезных ароматических соединений, синтезированных из фенилаланина или его предшественника фенилпировиноградной кислоты с использованием E. coli как реципиента для экспрессии чужеродных генов.

Ключевые слова:  ароматические соединения,  метаболическая инженерия,  продуцент,  тирозин,  фенилаланин,  Escherichia coli.

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

Metabolic Engineering of Escherichia coli for the Production of Phenylalanine and Related Compounds

V.G. Doroshenko ^*,  V.A. Livshits,  L.G. Airich,  I.S. Shmagina,  E.A. Savrasova,  M.V. Ovsienko,  and  S.V. Mashko

The Closed Joint Stock Company Ajinomoto-Genetika Research Institute,  117545, Moscow Russia

e-mail:  Vera_Doroshenko@agri.ru

Metabolic engineering approaches including those used by the authors applied to the obtaining of Escherichia coli phenylalanine producers have been systematized in this review. For significant phenylalanine production, optimal strengthening of the phenylalanine biosynthesis from erythrose-4-phosphate and phosphoenolpyruvate and rationalization of the synthesis of these precursors were performed. In order to more completely re-orientate the metabolism to the phenylalanine production, a modification of global regulator mechanisms, in particular, the Csr (carbon storage regulator) system was investigated. The identification of an aromatic amino acid exporter YddG was made with the help of the phenylalanine producer as a test system. Original approaches to designing of a phenylalanine producer (the use of a leaky allele tyrA—ssrA, and phosphate regulon promoters), as well as new methods for the construction of producers of the related amino acid of tyrosine are discussed. The examples of the production of valuable aromatic compounds synthesized from phenylalanine or its precursor phenylpyruvate in E. coli phenylalanine producers as hosts for heterologous gene expression are considered.

Key words:  aromatic compounds,  Escherichia coli,  metabolic engineering,  phenylalanine,  producer,  tyrosine.

07.11.2014, 5944 просмотра.