Optimization of biosynthesis of butyric acid from glucose through the inverted fatty acid β-oxidation pathway by recombinant Escherichia coli strains

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The biosynthesis of butyric acid from glucose though the inverted fatty acid β-oxidation by recombinant Escherichia coli strains was optimized. The increased yield of the target compound was achieved resulting from the plasmid expression of atoB, fadB and fadE/fabI genes in the core strain MG∆4 PL-tesB ΔyciA (MG1655 ∆ackA-pta, ∆poxB, ∆ldhA, adhE, PL-SDj10-tesB, ∆yciA). The positive effect of enforced ATP hydrolysis on microaerobic conversion of carbohydrate substrate to the final product by the recombinants was demonstrated. Activation of the futile cycle of pyruvate-phosphoenolpyruvate-pyruvate, due to the increased expression of the ppsA gene, ensured a marked increase in glucose consumption by the recombinants and led to an increase in the molar yield of butyric acid up to 39.5%. When the components of the H+-ATP synthase complex were uncoupled resulting from the deletion of atpFH genes, the molar yield of butyric acid from glucose demonstrated by the strain forming butyryl-CoA by the action of enoyl-ACP reductase FabI reached 46%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. Yu. Gulevich

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: andrey.gulevich@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 117312

A. Yu. Skorokhodova

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: andrey.gulevich@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 117312

V. G. Debabov

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: andrey.gulevich@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 117312

References

  1. Dwidar M., Park J.Y., Mitchell R.J., Sang B.I. // Sci. World. J. 2012. V. 2012. 471417. https://doi.org/10.1100/2012/471417
  2. Sjoblom M., Risberg P., Filippova A., Ohrman O.G.W., Rova U., Christakopoulas P. // CemCatChem. 2017. V. 9. P. 4529–4537.
  3. Dürre P. // Biotechnol. J. 2007. V. 2. № 12. P. 1525–1534.
  4. Jha A.K., Li J., Yuan Y., Baral N., Ai B. // Int. J. Agric. Biol. 2014. V. 16. P. 1019–1024.
  5. Zigová J., Šturdı́k E. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2000. V. 24. P. 153–160.
  6. Luo H., Yang R., Zhao Y., Wang Z., Liu Z., Huang M., Zeng Q. // Bioresour. Technol. 2018. V. 253. P. 343–354.
  7. Volker A.R., Gogerty D.S., Bartholomay C., Hennen-Bierwagen T., Zhu H., Bobik T.A. // Microbiology. 2014. V. 160. P. 1513–1522.
  8. Saini M., Wang Z.W., Chiang C.J., Chao Y.P. // J. Agric. Food. Chem. 2014. V. 62. № 19. P. 4342–4348.
  9. Kataoka N., Vangnai A.S., Pongtharangkul T., Yakushi T., Matsushita K. // J. Biosci. Bioeng. 2017. V. 123. № 5. P. 562–568.
  10. Wang L., Chauliac D., Moritz B.E., Zhang G., Ingram L.O., Shanmugam K.T. // Biotechnol. Biofuels. 2019. V. 12. № 62. https://doi.org/10.1186/s13068-019-1408-9
  11. Серегина Т.А., Шакулов Р.С., Дебабов В.Г., Миронов А.С. // Биотехнология. 2009. № 6. С. 24–35.
  12. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2022. Т. 58. № 4. С. 330–337.
  13. Гулевич А.Ю., Скороходова А.Ю., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. № 2. С. 117–126.
  14. Sambrook J., Fritsch E., Maniatis T. // Molecular Cloning: a Laboratory Manual, 2nd Ed., N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989. 1659 р.
  15. Скороходова А.Ю., Гулевич А.Ю., Дебабов В.Г. // Прикл. биохимия и микробиология. 2021. Т. 57. № 4. С. 342–352.
  16. Skorokhodova A.Y., Stasenko A.A., Krasilnikova N.V., Gulevich A.Y., Debabov V.G. // Fermentation. 2022. V. 8. № 12. 738. https://doi.org/10.3390/fermentation8120738
  17. Fujita Y., Matsuoka H., Hirooka K. // Mol. Microbiol. 2007. V. 66. № 4. P. 829–839.
  18. Vick J.E., Clomburg J.M., Blankschien M.D., Chou A., Kim S., Gonzalez R. // Appl. Environ. Microbiol. 2015. V. 81. № 54. P. 1406–1416.
  19. Koebmann B.J., Westerhoff H.V., Snoep J.L., Nilsson D., Jensen P.R. // J. Bacteriol. 2002. V. 184. № 14. P. 3909–3916.
  20. Vemuri G.N., Altman E., Sangurdekar D.P., Khodursky A.B., Eiteman M.A. // Appl. Environ. Microbiol. 2006. V. 72. № 5. P. 3653–3661.
  21. Hädicke O., Klamt S. // Biochem. Soc. Trans. 2015. V. 43. № 6. P. 1140–1145.
  22. Causey T.B., Shanmugam K.T., Yomano L.P., Ingram L.O. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004. V. 101. № 8. P. 2235–2240.
  23. Hädicke O., Bettenbrock K., Klamt S. // Biotechnol. Bioeng. 2015. V. 112. № 10. P. 2195–2199.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».