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High-throughput enrichment of temperature-sensitive argininosuccinate synthetase for two-stage citrulline production in E. coli.

大腸菌における二段階シトルリン生産のための温度感受性アルギニノコハク酸合成酵素のハイスループット濃縮 (機械翻訳の邦題)

Metabolic engineering2020Schramm T, Lempp M, Beuter D, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2020
出典
doi.org
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出版状態
有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
鮮度
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確認段階
自動処理
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公開

日本語要約(機械生成)

本研究では、大腸菌のアルギニン生合成に必須な酵素アルギニノコハク酸合成酵素(ArgG)の温度感受性変異体を作製し、細胞増殖とシトルリン生産を動的に制御する方法を開発した。蛍光TIMERタンパク質とフローサイトメトリーを用いたハイスループット濃縮法により、90のArgG変異体を得た。そのうち90%が温度感受性増殖を示し、69%が42℃でアルギニン要求性、30℃で原栄養性を示した。最良の変異体は温度変化による精密な増殖制御を可能にし、フィードバック調節不全株に発現させることで、33℃での増殖期と39℃での生産期からなる二段階バイオプロセスを実現した。この戦略により、1Lバイオリアクターで45時間培養し、3g/Lのシトルリンを生産した。温度感受性酵素を大量に作製し、代謝バルブとして機能させられることを示した。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Controlling metabolism of engineered microbes is important to modulate cell growth and production during a bioprocess. For example, external parameters such as light, chemical inducers, or temperature can act on metabolism of production strains by changing the abundance or activity of enzymes. Here, we created temperature-sensitive variants of an essential enzyme in arginine biosynthesis of Escherichia coli (argininosuccinate synthetase, ArgG) and used them to dynamically control citrulline overproduction and growth of E. coli. We show a method for high-throughput enrichment of temperature-sensitive ArgG variants with a fluorescent TIMER protein and flow cytometry. With 90 of the thus derived ArgG variants, we complemented an ArgG deletion strain showing that 90% of the strains exhibit temperature-sensitive growth and 69% of the strains are auxotrophic for arginine at 42 °C and prototrophic at 30 °C. The best temperature-sensitive ArgG variant enabled precise and tunable control of cell growth by temperature changes. Expressing this variant in a feedback-dysregulated E. coli strain allowed us to realize a two-stage bioprocess: a 33 °C growth-phase for biomass accumulation and a 39 °C stationary-phase for citrulline production. With this two-stage strategy, we produced 3 g/L citrulline during 45 h cultivation in a 1-L bioreactor. These results show that temperature-sensitive enzymes can be created en masse and that they may function as metabolic valves in engineered bacteria.

MeSH

ArginineArgininosuccinate SynthaseBiomassCitrullineEscherichia coliEscherichia coli ProteinsFlow CytometryGlucoseMetabolic EngineeringPlasmidsProteomicsTemperature

DOI 10.1016/j.ymben.2020.03.004

PMID 32179161

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