ハロモナス・ブルーファガネシスの合理的なフラックス調整によるバイオプラスチックPHBとエクトインの共産化

Rational flux-tuning of Halomonas bluephagenesis for co-production of bioplastic PHB and ectoine.

• Hong Ma
• Yiqing Zhao
• Wuzhe Huang
• Lizhan Zhang
• Fuqing Wu
• Jianwen Ye
• Guo-Qiang Chen

抄録

エクトイーンは、多くのハロフィルが合成している耐水性の高い溶質であり、これまでに、代謝的に操作されたハロモナス・ブルーファガネシスは、開放的で無菌的な条件での連続生産を可能にしたバイオプラスチック・ポリヒドロキシ酪酸生産体である。本研究では、H. bluephagenesisの染色体に構築されたエクトイヌ合成経路を報告する。バイパス欠失と組み合わせることで、得られた組換えH. bluephagenesis TD-ADEL-58は、28時間の給餌バッチ成長過程で28gLのエクトインを産生することができました。エクトインとPHBの共産生は、44時間の生育で8gLのエクトインと75%のPHBを含む32gLの乾いた細胞質量を達成しました。H. bluephagenesisは、ポリヒドロキシアルカノエートやエクトワンのような非ポリマー化学物質の共産化に適していることが実証されました。

Ectoine, a compatible solute synthesized by many halophiles for hypersalinity resistance, has been successfully produced by metabolically engineered Halomonas bluephagenesis, which is a bioplastic poly(3-hydroxybutyrate) producer allowing open unsterile and continuous conditions. Here we report a de novo synthesis pathway for ectoine constructed into the chromosome of H. bluephagenesis utilizing two inducible systems, which serve to fine-tune the transcription levels of three clusters related to ectoine synthesis, including ectABC, lysC and asd based on a GFP-mediated transcriptional tuning approach. Combined with bypasses deletion, the resulting recombinant H. bluephagenesis TD-ADEL-58 is able to produce 28 g L ectoine during a 28 h fed-batch growth process. Co-production of ectoine and PHB is achieved to 8 g L ectoine and 32 g L dry cell mass containing 75% PHB after a 44 h growth. H. bluephagenesis demonstrates to be a suitable co-production chassis for polyhydroxyalkanoates and non-polymer chemicals such as ectoine.