ISSN: 2471-9315
Aili Zhang, Yuhan Gao, Jingzhi Li and Hongxing Jin
Ziele: Isobutanol gilt aufgrund seiner höheren Oktanzahl und Energiedichte als Ethanol als Biokraftstoff der nächsten Generation. Bei der Isobutanolbiosynthese entstehen jedoch Ethanol und Glycerin als unerwünschte Nebenprodukte. Um die Isobutanolproduktion in Saccharomyces cerevisiae zu verbessern, haben wir molekularbiologische und genetische Rekombinationstechnologien eingesetzt, um Ethanol- und Glycerintiter zu eliminieren.
Methoden: In dieser Studie wurden GPD2 und PDC6 gelöscht, um die Isobutanolproduktion bei der mikroaeroben Fermentation von Saccharomyces cerevisiae zu erhöhen. Der gentechnisch veränderte Stamm HZAL–13 (PGK1p–BAT2 gpd2Δ::RYUR) wurde durch Überexpression von BAT2 (das eine verzweigtkettige Aminosäure-Aminotransferase kodiert) und Löschung von GPD2 (das Glycerin-3-phosphat-Dehydrogenase kodiert) konstruiert. Der gentechnisch veränderte Stamm HZAL–14 (PGK1p–BAT2 pdc6Δ::R gpd2Δ::RYUR) wurde durch weitere Löschung von PDC6 (das Pyruvat-Decarboxylase kodiert) in HZAL–13 pILV2 erhalten. Anschließend testeten wir die Fermentationsleistung der gentechnisch veränderten Stämme und des Kontrollstamms. Während der mikroaeroben Fermentation wurden die Kulturen 48 Stunden lang bei 30 °C in Schüttelkolben ohne Schikanen durchgeführt, die bei einer konstanten Rührgeschwindigkeit von 100 U/min mit 100 ml Medium gehalten wurden.
Ergebnisse: Die maximalen Isobutanoltiter der Kontrollstämme HZAL–13 pILV2 und HZAL–14 pILV2 betrugen 29,8 mg/l, 162,3 mg/l bzw. 309,3 mg/l. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine kombinierte Verringerung der Glycerinbildung und Ethanolbiosynthese durch die Deletion von PDC6 und GPD2 den Isobutanoltiter in S. cerevisiae drastisch erhöhen könnte.
Schlussfolgerung: Die Überexpression verwandter Gene im Isobutanol-Biosyntheseweg und die Deletion von Schlüsselgenen, die die Glycerin- und Ethanol-Biosynthese kodieren, ist eine vielversprechende Strategie zur Erhöhung des Isobutanol-Titers in Saccharomyces cerevisiae.