バシトラシンは、主に .NET からのバシトラシン生産を強化するための分岐鎖アミノ酸供給モジュールの系統的なエンジニアリングを行っています

Systematic engineering of branch chain amino acid supply modules for the enhanced production of bacitracin from .

• Dongbo Cai
• Jiang Zhu
• Yang Li
• Lingfeng Li
• Meng Zhang
• Zhi Wang
• Hanbo Yang
• Junhui Li
• Zhifan Yang
• Shouwen Chen

抄録

バシトラシンは、主に、バシトラシンの合成時に重要な役割を果たす前駆体アミノ酸供給モジュールを用いて生産される広汎な環状ペプチド抗生物質である。本研究では、バシトラシン合成のための分岐鎖アミノ酸（BCAA）供給モジュールを系統的に設計した。まず、Ile と Leu がバシトラシン合成の制限前駆体として機能し、フィードバック抵抗性アセト ラクト酸合成酵素 IlvBN、2-イソプロピルマレート合成酵素 LeuA、BCAA アミノトランスフェラーゼ YbgE を同時発現させることで BCAA 合成経路が強化されることを示した。この方法を用いて、株DW-BCAA2からのバシトラシン収量は892.54 U/mLであり、DW2（754.32 U/mL）と比較して18.32%増加した。次に、Leu輸送とIle輸送に高い親和性を持つBCAAパーミターゼYvbWとBraBがそれぞれBCAAインポーターとして同定され、それらの過剰発現により細胞内BCAA蓄積量とバシトラシン収量が改善されたことが明らかになった。最後に、ロイシン応答性ファミリーレギュレーターを欠失させて最終的な株DW-BCAA6を作製したところ、細胞内のIle、Leu、Val濃度がそれぞれ2.26倍、1.90倍、0.72倍に増加した。DW-BCAA6からのバシトラシン収量は1029.83 U/mLで、36.52%の増加であり、これは報告されている最高のバシトラシン収量である。同様に、酢酸、アセトイン、2,3-ブタンジオールを含む他の副生成物の濃度もすべて低下した。以上のことから、我々はバシトラシンの生産を強化するための効率的な戦略を考案し、バシトラシンの工業生産のための有望なDW-BCAA6株を構築した。

Bacitracin is a broad-spectrum cyclic peptide antibiotic mainly produced by , precursor amino acid supply served as the critical role during its synthesis. In this study, we systematically engineered branch-chain amino acid (BCAA) supply modules for bacitracin production. Firstly, we demonstrated that Ile and Leu acted as limiting precursors for bacitracin synthesis, and that BCAA synthetic pathways were strengthened via simultaneous overexpression of, feedback-resistance acetolactate synthase IlvBN, 2-isopropylmalate synthetase LeuA and BCAA aminotransferase YbgE. Using this approach, bacitracin yield from strain DW-BCAA2 was 892.54 U/mL, an increase of 18.32% compared with that DW2 (754.32 U/mL). Secondly, the BCAA permeases, YvbW and BraB, which have higher affinities for Leu and Ile transportation, respectively, were both identified as BCAA importers, with their overexpression improving intracellular BCAA accumulations and bacitracin yields. Finally, the leucine-responsive family regulator, was deleted to generate the final strain DW-BCAA6, with intracellular concentrations of Ile, Leu and Val increased by 2.26-, 1.90- and 0.72-fold, respectively. The bacitracin yield from DW-BCAA6 was 1029.83 U/mL, an increase of 36.52%, and is the highest bacitracin yield reported. Equally, concentrations of other byproducts including acetic acid, acetoin and 2,3-butanediol were all reduced. Taken together, we devised an efficient strategy for the enhanced production of bacitracin, and a promising DW-BCAA6 strain was constructed for industrial production of bacitracin.

© 2020 Published by Elsevier B.V. on behalf of International Metabolic Engineering Society.