Enhanced co-production of hydrogen and poly-(R)-3-hydroxybutyrate by recombinant PHB producing E. coli over-expressing hydrogenase 3 and acetyl-CoA synthetase

توضیحات

ABSTRACT

Recombinant Escherichia coli was constructed for co-production of hydrogen and  polyhydroxybutyrate(PHB) due to its rapid growth and convenience of genetic manipulation. In  particular, anaerobicmetabolic pathways dedicated to co-production of hydrogen and PHB were  established due to theadvantages of directing fluxes away from toxic compounds such as formate  and acetate to usefulproducts. Here, recombinant E. coli expressing hydrogenase 3 and/or acetyl-CoA synthetase showed improved PHB and hydrogen production when grown with or without   acetate as a carbon source. Whenhydrogenase 3 was over-expressed, hydrogen yield was  increased from 14 to 153 mmol H2/mol glucosein a mineral salt (MS) medium with glucose as carbon source, accompanied by an increased PHB yield from 0.55 to 5.34 mg PHB/g glucose in MS medium with glucose and acetate as carbon source.

INTRODUCTION
Hydrogen, as a renewable, efficient, and clean secondary energy source, has attracted increasing attentions (Maeda et al., 2011; Oh et al., 2011; Zhang, 2011). Biological hydrogen production is becoming important due to its flexible and eco-friendly nature compared with thermochemical methods (Das and Veziroglub,2008). Escherichia coli, a well-characterized microorganism with a set of readily available tools for genetic manipulation and physiological regulation, has shown its potential and advantageous for fermentative hydrogen production (Clomburg and Gonzalez, 2010; Hallenbeck, 2005). Metabolic engineering has been used to enhance hydrogen production using more effective genes anddeleting competing pathways in E. coli (Maeda et al., 2008a; Yoshida et al., 2006; Yoshida et al., 2007). An optimized, engineered hydrogen producing E. coli as reported to produce extracellular acetate and ethanol as mainby-products converted from acetyl-CoA (Yoshida et al., 2006). The accumulation of a high acetate concentration in microbial cultures is toxic for cell growth, as it decouples transmembrane pH gradients and negatively affects internal osmotic pressure, intracellular pH and amino acid synthesis (Lin et al., 2006). However, acetate could be utilized as a carbon source from secreted acetate or exogenous acetate by acetyl-CoA synthetase(AcsA) form acetyl-CoA (Lin et al., 2006).

چکیده

Escherichia coli اسیدهای نوترکیب برای تولید همزمان هیدروژن و پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) به دلیل رشد سریع آن و راحتی دستکاری ژنتیکی ساخته شده است. به طور خاص، مسیرهای anaerobic متابولیک اختصاص داده شده به تولید همزمان هیدروژن و PHB به دلیل معایب هدایت جریان از ترکیبات سمی مانند فرمیت و استات به محصولات مفید ایجاد شد. در اینجا، E.coli نوترکیب بیان هیدروژناز 3 و / یا استیل کوآ سنتتاز نشان داد بهبود PHB و تولید هیدروژن در هنگام رشد با یا بدون استات به عنوان یک منبع کربن. زمانی که هیدروژناز 3 بیش از حد بیان شد، تولید هیدروژن از 14 تا 153 میلی مول هیدروژن / مولکول گلوکزین یک ماده معدنی (MS) با گلوکز به عنوان منبع کربن افزایش یافت و همراه با افزایش PHB از 0.55 تا 5.34 میلیگرم PHB / g گلوکز در MS متوسط با گلوکز و استات به عنوان منبع کربن است.

مقدمه

هیدروژن، به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، کارآمد و تمیز، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است (Maeda et al.، 2011؛ ​​Oh و همکاران، 2011؛ ​​Zhang، 2011). تولید هیدروژن بیولوژیکی به دلیل ماهیت انعطاف پذیر و سازگار با محیط زیست نسبت به روش های ترمو شیمیایی (Das و Veziroglub، 2008) اهمیت دارد. Escherichia coli، یک میکروارگانیسم شناخته شده با مجموعه ای از ابزارهای قابل دسترس برای دستکاری ژنتیکی و تنظیم فیزیولوژیکی، توان بالقوه و سودمندی آن برای تولید هیدروژن تخمیری را نشان می دهد (Clomburg and Gonzalez، 2010؛ Hallenbeck، 2005). مهندسی متابولیک برای افزایش تولید هیدروژن با استفاده از ژن های موثرتر و حذف مسیرهای رقابت در E.coli مورد استفاده قرار گرفته است (Maeda et al.، 2008a؛ Yoshida et al.، 2006؛ Yoshida et al.، 2007). به عنوان یک تولید کننده بهینه شده، تولید شده از هیدروژن تولید E.coli، گزارش شده است که استات و استنل خارج سلولی تولید شده به عنوان mainby-محصولات تبدیل شده از استیل CoA (Yoshida و همکاران، 2006). انباشت غلظت بالا استات در کشت های میکروبی برای رشد سلول ها سمی است، زیرا باعث می شود که اسید مالیک، غلظت PH در غلظت های مختلف، منجر به کاهش فشار اسمز معکوس، درون سلولی و سنتز اسید آمینه شود (Lin et al.، 2006). با این حال، استات می تواند به عنوان یک منبع کربن از استات ترشح شده یا استات اکسیداتیو توسط acetyl-CoA synthetase (AcsA) form acetyl-CoA مورد استفاده قرار گیرد (لین و همکاران، 2006).

Year: 2012

Publisher : ELSEVIER

By :  Rui-Yan Wang , Zhen-Yu Shi , Jin-Chun Chen , Qiong Wu ,nn, Guo-Qiang Chen

File Information: English Language/ 7 Page / size: 403 KB

Only site members can download free of charge after registering and adding to the cart

Download tutorial

سال : 1391

ناشر : ELSEVIER

کاری از : رئی یان وانگ، ژن یو شی، جین چون چن، کیونگ وو، نان، گو چانگ چن

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 7 صفحه / حجم : KB 403

فقط اعضای سایت پس از ثبت نام و اضافه کردن به سبد خرید می توانند دانلود رایگان کنند.خوشحال می شویم به ما پبیوندید

آموزش دانلود