2 à pyruvate et produit de l'énergie cellulaire à partir de l'acide formique à travers des voies reconstruites à un carbone. La stratégie décrite dans cette étude fournit une nouvelle plate-forme pour la production de produits chimiques à valeur ajoutée à partir de sources à un seul carbone.
L'acide formique est un acide carboxylique composé d'un carbone. L'acide formique a été produit à partir de CO 2 par la méthode chimique. Récemment, le centre de R&D de la raffinerie de gaz C1 a développé avec succès un procédé biologique qui produit pour la première fois de l'acide formique à partir de monoxyde de carbone. L'acide formique est à l'état liquide à température ambiante et pression atmosphérique. En outre, il est chimiquement stable et moins toxique, Donc, facile à ranger et à transporter. Par conséquent, il peut être utilisé comme source alternative de carbone dans le processus de fermentation microbienne. Afin de produire des produits chimiques à valeur ajoutée à l'aide d'acide formique, une voie métabolique qui convertit l'acide formique en molécules cellulaires composées de plusieurs carbones est requise. Cependant, une voie métabolique capable de convertir efficacement l'acide formique en molécules cellulaires n'a pas été développée. Cela a constitué un obstacle à la production de produits chimiques à valeur ajoutée utilisant de l'acide formique
Un groupe de recherche de Ph.D. L'étudiant Junho Bang et le professeur distingué Sang Yup Lee du Département de génie chimique et biomoléculaire de l'Institut avancé des sciences et de la technologie de Corée (KAIST) ont abordé cette question. Cette étude, intitulé "Assimilation de l'acide formique et du CO 2 par Escherichia coli d'ingénierie équipé de voies d'assimilation à un carbone reconstruites, " a été publié en ligne dans le Actes de l'Académie nationale des sciences le 18 septembre.
L'utilisation de l'acide formique comme source alternative de carbone pour la production de produits chimiques à valeur ajoutée suscite un intérêt croissant. Cette recherche rapporte le développement d'une souche d'E. coli modifiée qui peut convertir l'acide formique et le CO 2 pour pyruver et produire de l'énergie cellulaire à partir de l'acide formique à travers les voies reconstruites à un carbone.
La voie métabolique qui convertit efficacement l'acide formique et le CO 2 en pyruvate a été construit par l'utilisation combinée du cycle du tétrahydrofolate et de la réaction de clivage inverse de la glycine. Le cycle du tétrahydrofolate a été reconstruit en utilisant Methylobacterium extorquens formiate-THF ligase, méthényl-THF cyclohydrolase, et la méthylène-THF déshydrogénase. La réaction de clivage de la glycine a été inversée en éliminant le gène répresseur (gcvR) et en surexprimant les gènes gcvTHP qui codent pour les enzymes liées à la réaction de clivage de la glycine. Acide formique et CO 2 la conversion en pyruvate a été augmentée via l'ingénierie métabolique de la souche E. coli équipée de la voie d'assimilation à un carbone.
En outre, afin de réduire la consommation de glucose et d'augmenter la consommation d'acide formique, La formiate déshydrogénase de Candida boidnii a également été introduite pour construire une voie de production d'énergie cellulaire à partir de l'acide formique. Cela réduit la consommation de glucose et augmente la consommation d'acide formique.
Les voies à un carbone reconstruites peuvent fournir des molécules cellulaires et des énergies cellulaires à partir de l'acide formique et du CO 2 . Ainsi, la souche modifiée d'E. coli équipée de l'acide formique et du CO 2 la voie d'assimilation et la voie de production d'énergie cellulaire à partir de l'acide formique ont montré une croissance cellulaire à partir de l'acide formique et du CO 2 sans glucose. La croissance cellulaire a été surveillée et une analyse des isotopes 13C a été effectuée pour confirmer la croissance d'E. coli à partir de l'acide formique et du CO 2 . Il a été constaté que la souche d'E. coli modifiée soutenait la croissance cellulaire à partir de l'acide formique et du CO 2 sans glucose.
Le professeur Lee a dit, "Pour construire le système de raffinerie C1, une souche de plate-forme capable de convertir des matériaux à un carbone en matériaux à plus forte teneur en carbone doit être développée. Dans ce rapport, une voie à un carbone qui peut convertir efficacement l'acide formique et le CO 2 au pyruvate a été développé et une voie de production d'énergie cellulaire à partir de l'acide formique a été introduite. Cela a abouti à une souche d'E. coli modifiée qui peut utiliser efficacement l'acide formique comme source de carbone tout en réduisant la consommation de glucose. Les voies à un carbone reconstruites dans cette recherche seront utiles pour la construction du système de raffinerie C1. »
