応用微生物学: オープンアクセス
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概要

GPD2 および PDC6 欠損がサッカロミセス・セレビシエにおけるイソブタノール濃度に与える影響

Aili Zhang、Yuhan Gao、Jingzhi Li、Hongxing Jin

目的:イソブタノールは、エタノールよりもオクタン価が高く、エネルギー密度も高いことから、次世代バイオ燃料として注目されています。しかし、イソブタノールの生合成の過程では、エタノールとグリセロールが主な副産物として生成されます。Saccharomyces cerevisiae におけるイソブタノール生産を改善するために、分子生物学と遺伝子組み換え技術を利用して、エタノールとグリセロールの力価を除去しました。

方法：本研究では、GPD2とPDC6を欠失させ、サッカロミセス・セレビシエの微好気性発酵におけるイソブタノール生産を増加させた。改変株HZAL–13（PGK1p–BAT2 gpd2Δ::RYUR）は、分岐鎖アミノ酸アミノトランスフェラーゼをコードするBAT2を過剰発現させ、グリセロール-3-リン酸デヒドロゲナーゼをコードするGPD2を欠失させることによって構築された。改変株HZAL–14（PGK1p–BAT2 pdc6Δ::R gpd2Δ::RYUR）は、HZAL–13 pILV2でピルビン酸デカルボキシラーゼをコードするPDC6をさらに欠失させることによって得られた。次に、改変株とコントロール株の発酵性能を試験した。微好気性発酵中、培養はバッフルなしの振盪フラスコで 100 ml の培地を用いて 100 回転/分の一定撹拌速度で 30 °C で 48 時間行われました。

結果:対照株、HZAL–13 pILV2、HZAL–14 pILV2 の最大イソブタノール力価は、それぞれ 29.8 mg/l、162.3 mg/l、309.3 mg/l でした。これらの結果は、PDC6​​ と GPD2 の削除によりグリセロール形成とエタノール生合成を減少させると、S. cerevisiae のイソブタノール力価が劇的に増加する可能性があることを示しています。

結論:イソブタノール生合成経路の関連遺伝子の過剰発現とグリセロールおよびエタノール生合成をコードする主要遺伝子の欠失は、サッカロミセス・セレビシエにおけるイソブタノール濃度を高めるための有望な戦略である。