تولید زیستی سوکسینیک اسید به وسیله اشریشیاکلی

سوکسینیک اسید به دلیل پتانسیل کاربردی مختلف به عنوان یکی از مهمترین ترکیبات شیمایی با پایه زیستی به شمارمیرود. برای تولید زیستی مقرون به صرفه سوکسینیک اسید، پژوهش های گستردهای بر روی گسترش گونه هایمیکروبی با مهندسی متابولیک، تخمیر و فرآیندهای پایین دستی انجام گرفته است. سوکسینیک اسید اسیدی چهارکربنه از گروه اسید کربوکسیلیک ها بوده و اخیرا از تبدیل شیمیایی مالئیک آنهیدرید تولید می شود. این اسید به عنوانمتابولیتی عمومی در بسیاری از موجودات زنده حضور دارد بنابراین میتوان توسط تخمیر میکروبی آن را تولید کرد.سویه های وحشی اشریشیاکلی سوکسینیک اسید را تنها به عنوان یک فرآورده جزئی در شرایط بیهوازی تولید می کنند.بسیاری از محققان روی توسعه سویه های مهندسی شده اشریشیاکلی قادر به تولید موثر سوکسینیک اسید با بهره گیریاز مزیت رشد سریع و دسترسی به روش های شناخته شده مناسب مهندسی متابولیک کار کرده اند. به این منظورچندین استراتژی شامل مهندسی متابولیک منطقی، جهش تصادفی و مهندسی تکاملی استفاده شده است. سویه وحشیاشریشیاکلی که در شرایط بیهوازی با بازده تئوریک یک مول بر مول گلوکز، سوکسینیک اسید تولید میکند، توسطحذف آنزیم هایی که با تشکیل سوکسینیک اسید تداخل دارند مهندسی شده است. قابل توجه ترین سویه مهندسیشده NZN111 توسط حذف ژن های پیروات فورمات لیاز و لاکتات دهیدروژناز جهت جلوگیری از تولید اسید فورمیکو اسید لاکتیک، ساخته شده است. متاسفانه مشاهده شدهاست که سویه جهش یافته نمی تواند به طور بی هوازی درتجمع گلوکز و پیروات رشد کند؛ غیرفعال شدن لاکتات دهیدروژناز وابسته به NADH بازسازی +NAD را محدودمی کند و در نتیجه رشد مناسب تحت شرایط بی هوازی را غیرفعال میکند. با بیان بیش از حد ژن اشریشیاکلی مالتاتدهیدروژناز در سویه NZN111 میتوان بر این مشکل غلبه کرد. یکی دیگر از رویکردهای به کار گرفته شده برایبازگرداندن رشد سلولی در گلوکز و افزایش تولید بی هوازی سوکسینیک اسید توسط سویه NZN111 از طریق جهشکروموزومی خود به خودی گلوکز فسفوترانسفراز است. تولید هوازی سوکسینیک اسید با توجه به رشد سریع سلول ومیزان بالاتر نرخ جذب منبع کربن، مزایایی دارد که باعث افزایش بهره وری کلی سوکسینیک اسید میشود. برایساخت چرخه گلیوکسیلات برای تولید هوازی سوکسینیک اسید، سیستم انتقال اکسیژن ، سوکسینات دهیدروژناز ومسیرهای تولید فرآورده های جانبی غیرفعال شدند.

Keywords:

مهندسی متابولیک , لاکتات دهیدروژناز , گلوکز ترانسفراز