Jingwen Zhou 1,2 , Jianghua Li 1,2 , Junjun Wu 1,2 , Guocheng Du 1,2 et Jian Chen 1,2
L'apport limité de malonyl-CoA intracellulaire dans Escherichia coli entrave la synthèse biologique des polycétides, des flavonoïdes et des biocarburants. Ici, un système d'interférence CRISPR (Clustered Regularly Inter-Spaced Short Palindromic Repeats) a été construit pour affiner les voies métaboliques centrales afin de canaliser efficacement le flux de carbone vers le malonyl-CoA. En utilisant un sgRNA synthétique pour faire taire les gènes candidats, des gènes qui pourraient augmenter le niveau de malonyl-CoA intracellulaire de plus de 223 % ont été utilisés comme gènes cibles. L'efficacité de la répression de ces gènes cibles a été ajustée pour atteindre des niveaux appropriés afin que le niveau de malonyl-CoA intracellulaire soit augmenté sans altérer de manière significative l'accumulation finale de biomasse (la DO600 finale a diminué de moins de 10 %). Sur la base des résultats, le silençage de plusieurs gènes a réussi à approcher la limite de la quantité de malonyl-CoA nécessaire pour produire le métabolite secondaire spécifique à la plante (2S)-naringénine. En couplant les modifications génétiques à la croissance cellulaire, les effets combinés de ces perturbations génétiques ont augmenté le titre final de (2S)-naringénine à 421,6 mg/L, soit 7,4 fois plus élevé que la souche témoin (50,5 mg/L). La stratégie décrite ici pourrait être utilisée pour caractériser les gènes essentiels à la croissance cellulaire et pour développer E. coli comme une usine cellulaire bien organisée pour la production d'autres produits importants qui nécessitent du malonyl-CoA comme précurseur, tels que les flavonoïdes, les polycétides et les acides gras. Les polymères à haute résistance, par exemple les brins d'aramide, sont des matériaux importants dans l'innovation spatiale. Pour obtenir ces matériaux dans des régions éloignées, par exemple Mars, la création organique est intrigante. Le précurseur polymère parfumé, l'acide para-aminobenzoïque (pABA), peut être obtenu à partir de la voie shikimate par la conception métabolique de Bacillus subtilis, une forme de vie adaptée à la science de l'ingénierie spatiale. Notre technique de construction comprenait la correction de l'indole-3-glycérol phosphate synthase (trpC) défectueuse, l'inactivation d'un isozyme de chorismate mutase (aroH) et la surexpression de l'aminodésoxychorismate synthase (pabAB) et de l'aminodésoxychorismate lyase (pabC) des micro-organismes Corynebacterium callunae et Xenorhabdus bovienii séparément. De plus, une protéine de fusion (pabABC) a été créée pour détourner la transition du carbone. En utilisant une amélioration polyvalente, des spécimens de la souche de création, préparés avec du xylose, ont été créés pour étudier et étudier la limite de création de pABA à partir de diverses sources de carbone. Au lieu de l'efficacité du substrat ou de l'exécution de la voie biochimique, la toxicité du produit, qui était étroitement liée au pH, semblait être le facteur limitant général. Le titre le plus remarquable obtenu dans les flacons à secousses était de 3,22 gl−1 avec un rendement en carbone de 12,4 % [C†mol/C†mol] à partir d'un sucre aminé. Cela garantit la pertinence du cadre pour l'utilisation des ressources in situ (ISRU) dans la biotechnologie spatiale,Les matières premières qui peuvent être obtenues à partir de lysats de cellules cyanobactériennes jouent un rôle important. Les plastiques et les polymères sont omniprésents dans notre vie quotidienne et sont peut-être d'une importance encore plus grande dans la technologie spatiale. Le polyéthylène téréphtalate biaxial (BoPET, nom commercial Mylar®) est apprécié pour sa grande élasticité, sa solidité et sa stabilité dimensionnelle, ses propriétés de résistance et sa protection électrique ; les couches de BoPET métallisé sont, par exemple, utilisées dans les déploiements à haute altitude ainsi que dans les combinaisons spatiales pour la protection thermique et la protection contre les radiations. Les aramides, comme le tissu et le matériau en feuille Kevlar®, présentent des propriétés relativement exceptionnelles, notamment une stabilité et un module de qualité élevés, une faible fatigue en flexion, ainsi qu'une excellente résistance aux mélanges et à la chaleur et également à la résistance aux radiations. De cette façon, ils sont parfaits pour une gamme d'applications robustes, y compris la protection balistique. Le fait que ces matériaux soient particulièrement adaptés au développement de combinaisons et de résidences naturelles dans l'innovation spatiale montre leur utilisation dans les navettes gonflables comme celles de Bigelow Aerospace® (NASA, 2017). Les matières premières des polymères parfumés sont généralement dérivées du pétrole, ce qui n'est ni réalisable à long terme sur Terre, ni disponible dans l'espace ou vers des destinations telles que la Lune ou Mars. Le génie métabolique peut fournir la technologie pour résoudre ce problème, en permettant la création de précurseurs de bioremplacement par l'utilisation de ressources in situ (ISRU). L'ISRU vise à utiliser la science manufacturée pour recharger les objets lors de missions d'exploration spatiale profonde (Rothschild, 2016). Les voies métaboliques microbiennes donnent naissance à de nombreuses concentrations qui peuvent éventuellement remplacer les produits synthétiques à base de pétrole actuels par des produits dérivés de la biomasse ou les remplacer par des alternatives à base de biomasse. Cela comprend un grand nombre de composés dérivés odorants et aromatiques (Averesch et Krömer, 2018). L'acide para-aminobenzoïque moyen (pABA) de la voie du shikimate est l'un de ces composés aromatiques à la pertinence variable - il est utilisé comme opérateur de réticulation pour les sèves et les colorants, précurseur dans l'industrie pharmaceutique et comme médicament lui-même (par exemple sous la forme du médicament POTABA®). Le pABA peut également être converti en acide téréphtalique (Farlow et Krömer, 2016), comme matière première pour la production de PET/Mylar®. Il pourrait également être envisageable de transformer le pABA en para-phénylènediamine (par exemple par réaction de Kochi ou de Hunsdiecker suivie d'un remplacement nucléophile), qui est (à part l'acide téréphtalique) le deuxième monomère de la fibre aramide Kevlar®. De plus, le pABA peut également être polymérisé avec lui-même (Morgan, 1977), ce qui pourrait éventuellement donner un para-aramide avec une structure subatomique indifférenciée du Kevlar®.La possibilité de créer du pABA par voie microbiologique pour l'utiliser comme précurseur mécanique a été démontrée pour la première fois en utilisant la levure Saccharomyces cerevisiae (Krömer et al., 2013), où un titre de 0,03 gl−1 (0,22 mM) a été obtenu en utilisant le glucose comme seule source de carbone. Dans une étude de suivi engagée, le titre a pu être étendu à 0,22 gl−1 (1,57 mM) à partir de glycérol/éthanol (Averesch et al., 2016). De plus, des organismes microscopiques ont été utilisés pour la création de pABA. Français Chez Escherichia coli, une concentration de 4,8 gl−1 (35 mM) a été atteinte à partir du glucose (Koma et al., 2014), tandis que la création la plus remarquable à ce jour a été cultivée avec Corynebacterium glutamicum, atteignant 43,06 gl−1 (314 mM) à partir du glucose (Kubota et al., 2016). Pour utiliser cette innovation dans l'espace et permettre à terme l'union de brins d'aramide, il serait exceptionnellement intéressant de créer du pABA dans Bacillus subtilis, la créature généralement adaptée à la science de l'ingénierie spatiale. Bacillus subtilis fabrique des endospores (Nicholson et al., 2000 ; Horneck et al., 2010), qui sont incroyablement imperméables à quelques paramètres naturels, par exemple, la sécheresse, la salinité, le pH et les solvants et restent modérés pendant une durée considérable ; dans la mesure où ils sont protégés des rayons UV, ils supportent même le vide ambiant (Horneck, 1993). Biographie Jingwen Zhou a obtenu son doctorat en ingénierie de la fermentation en 2009. Après cela, il est devenu professeur adjoint en 2009, professeur associé en 2011 et professeur titulaire en 2014 à l'École de biotechnologie de l'Université de Jiangnan. Il a terminé sa formation postdoctorale au Département de chimie et de biologie chimique de Harvard de 2012 à 2013. Ses travaux de recherche actuels se concentrent principalement sur l'ingénierie métabolique des micro-organismes pour produire des acides organiques et des produits naturels végétaux, en particulier l'acide L-ascorbique et les flavonoïdes. Il a publié 52 articles évalués par des pairs dans des revues telles que Metabolic Engineering, Applied and Environment Microbiology, ainsi que plusieurs revues invitées sur Current Opinion in Biotechnology et Biotechnology Advances. Plusieurs des produits typiques sur lesquels il a travaillé sont désormais produits par plusieurs fabricants à l'échelle industrielle. Ses réalisations ont été récompensées à plusieurs reprises en Chine. Il est désormais membre du comité de rédaction de Scientific Reports (Nature Press) et de l'Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).06 gl−1 (314 mM) à partir du glucose (Kubota et al., 2016). Pour utiliser cette innovation dans l'espace et éventuellement permettre l'union de brins d'aramide, il serait exceptionnellement intéressant de créer du pABA dans Bacillus subtilis, la créature généralement adaptée à la science de l'ingénierie spatiale. Bacillus subtilis structure des endospores (Nicholson et al., 2000 ; Horneck et al., 2010), qui sont incroyablement imperméables à quelques paramètres naturels, par exemple, la sécheresse, la salinité, le pH et les solvants et restent raisonnables pendant une durée considérable ; dans la mesure où elles sont protégées des rayons UV, elles supportent même le vide de l'espace (Horneck, 1993). Biographie Jingwen Zhou a obtenu son doctorat en ingénierie de la fermentation en 2009. Après cela, il est devenu professeur adjoint en 2009, professeur agrégé en 2011 et professeur titulaire en 2014 à l'École de biotechnologie de l'Université de Jiangnan. Il a terminé sa formation postdoctorale au Département de chimie et de biologie chimique de Harvard de 2012 à 2013. Ses travaux de recherche actuels portent principalement sur l'ingénierie métabolique des micro-organismes pour produire des acides organiques et des produits naturels végétaux, en particulier l'acide L-ascorbique et les flavonoïdes. Il a publié 52 articles évalués par des pairs dans des revues telles que Metabolic Engineering, Applied and Environment Microbiology, ainsi que plusieurs revues invitées sur Current Opinion in Biotechnology et Biotechnology Advances. Plusieurs des produits typiques sur lesquels il a travaillé sont désormais fabriqués par plusieurs fabricants à l'échelle industrielle. Ses réalisations ont été récompensées à plusieurs reprises en Chine. Il est désormais membre du comité de rédaction de Scientific Reports (Nature Press) et de l'Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).06 gl−1 (314 mM) à partir du glucose (Kubota et al., 2016). Pour utiliser cette innovation dans l'espace et éventuellement permettre l'union de brins d'aramide, il serait exceptionnellement intéressant de créer du pABA dans Bacillus subtilis, la créature généralement adaptée à la science de l'ingénierie spatiale. Bacillus subtilis structure des endospores (Nicholson et al., 2000 ; Horneck et al., 2010), qui sont incroyablement imperméables à quelques paramètres naturels, par exemple, la sécheresse, la salinité, le pH et les solvants et restent raisonnables pendant une durée considérable ; dans la mesure où elles sont protégées des rayons UV, elles supportent même le vide de l'espace (Horneck, 1993). Biographie Jingwen Zhou a obtenu son doctorat en ingénierie de la fermentation en 2009. Après cela, il est devenu professeur adjoint en 2009, professeur agrégé en 2011 et professeur titulaire en 2014 à l'École de biotechnologie de l'Université de Jiangnan. Il a terminé sa formation postdoctorale au Département de chimie et de biologie chimique de Harvard de 2012 à 2013. Ses travaux de recherche actuels portent principalement sur l'ingénierie métabolique des micro-organismes pour produire des acides organiques et des produits naturels végétaux, en particulier l'acide L-ascorbique et les flavonoïdes. Il a publié 52 articles évalués par des pairs dans des revues telles que Metabolic Engineering, Applied and Environment Microbiology, ainsi que plusieurs revues invitées sur Current Opinion in Biotechnology et Biotechnology Advances. Plusieurs des produits typiques sur lesquels il a travaillé sont désormais fabriqués par plusieurs fabricants à l'échelle industrielle. Ses réalisations ont été récompensées à plusieurs reprises en Chine. Il est désormais membre du comité de rédaction de Scientific Reports (Nature Press) et de l'Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).Il a également été invité à participer à plusieurs revues sur Current Opinion in Biotechnology et Biotechnology Advances. Plusieurs des produits typiques sur lesquels il a travaillé sont désormais fabriqués par plusieurs fabricants à l'échelle industrielle. Ses réalisations ont été récompensées à plusieurs reprises en Chine. Il est aujourd'hui membre du comité de rédaction de Scientific Reports (Nature Press) et de l'Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press).Il a également été invité à participer à plusieurs revues sur Current Opinion in Biotechnology et Biotechnology Advances. Plusieurs des produits typiques sur lesquels il a travaillé sont désormais fabriqués par plusieurs fabricants à l'échelle industrielle. Ses réalisations ont été récompensées à plusieurs reprises en Chine. Il est aujourd'hui membre du comité de rédaction de Scientific Reports (Nature Press) et de l'Electronic Journal of Biotechnology (Elsevier Press). zhoujw1982@jiangnan.edu.cn
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