2,3-Dihydroxyisovalerate is an intermediate of the valine synthesis pathway. However, neither natural microorganisms nor valine producing engineered strains have been reported yet to produce this chemical. Based on the 2,3-butanediol synthesis pathway, a biological route of 2,3-dihydroxyisovalerate production was developed using a budA and ilvD disrupted Klebsiella pneumoniae strain in our previous research. We hypothesised, that other 2,3-butanediol producing bacteria could be used for 2,3-dihydroxyisovalerate production. Here a budA disrupted Enterobacter cloacae was constructed, and this strain exhibited a high 2,3-dihydroxyisovalerate producing ability. Disruption of ilvD in E. cloacae ΔbudA further increased 2,3-dihydroxyisovalerate level. The disruption of budA, encoding an acetolactate decarboxylase, resulted in the acetolactate synthesized in the 2,3-butanediol synthesis pathway to flow into the valine synthesis pathway. The additional disruption of ilvD, encoding a dihydroxy acid dehydratase, prevented the 2,3-dihydroxyisovalerate to be further metabolized in the valine synthesis pathway. Thus, the disruption of both budA and ilvD in 2,3-butanediol producing strains might be an universal strategy for 2,3-dihydroxyisovalerate accumulation. After optimization of the medium components and culture parameters 31.2 g/L of 2,3-dihydroxyisovalerate was obtained with a productivity of 0.41 g/L h and a substrate conversion ratio of 0.56 mol/mol glucose in a fed-batch fermentation. This approach provides an economic way for 2,3-dihydroxyisovalerate production.

中文翻译：

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阴沟肠杆菌生产2,3-二羟基异戊酸

2,3-二羟基异戊酸是缬氨酸合成途径的中间体。然而，尚未报道天然微生物或缬氨酸产生工程菌株产生这种化学物质。在我们之前的研究中，基于 2,3-丁二醇合成途径，使用 budA 和 ilvD 破坏的肺炎克雷伯菌菌株开发了 2,3-二羟基异戊酸生产的生物途径。我们假设，其他 2,3-丁二醇生产细菌可用于 2,3-二羟基异戊酸生产。这里构建了 budA 破坏的阴沟肠杆菌，该菌株表现出高 2,3-二羟基异戊酸生产能力。E. cloacae ΔbudA 中ilvD 的破坏进一步增加了2,3-二羟基异戊酸水平。budA 的破坏，编码乙酰乳酸脱羧酶，导致在 2,3-丁二醇合成途径中合成的乙酰乳酸流入缬氨酸合成途径。编码二羟基酸脱水酶的ilvD 的额外破坏阻止了2,3-二羟基异戊酸在缬氨酸合成途径中的进一步代谢。因此，在 2,3-丁二醇生产菌株中破坏 budA 和 ilvD 可能是 2,3-二羟基异戊酸积累的通用策略。在优化培养基成分和培养参数后，在补料分批发酵中获得了 31.2 g/L 的 2,3-二羟基异戊酸酯，生产率为 0.41 g/L h，底物转化率为 0.56 mol/mol 葡萄糖。这种方法为 2,3-二羟基异戊酸酯的生产提供了一种经济的方法。编码二羟基酸脱水酶的ilvD 的额外破坏阻止了2,3-二羟基异戊酸在缬氨酸合成途径中的进一步代谢。因此，在 2,3-丁二醇生产菌株中破坏 budA 和 ilvD 可能是 2,3-二羟基异戊酸积累的通用策略。在优化培养基成分和培养参数后，在补料分批发酵中获得了 31.2 g/L 的 2,3-二羟基异戊酸酯，生产率为 0.41 g/L h，底物转化率为 0.56 mol/mol 葡萄糖。这种方法为 2,3-二羟基异戊酸酯的生产提供了一种经济的方法。编码二羟基酸脱水酶的ilvD 的额外破坏阻止了2,3-二羟基异戊酸在缬氨酸合成途径中的进一步代谢。因此，在 2,3-丁二醇生产菌株中破坏 budA 和 ilvD 可能是 2,3-二羟基异戊酸积累的通用策略。在优化培养基成分和培养参数后，在补料分批发酵中获得了 31.2 g/L 的 2,3-二羟基异戊酸酯，生产率为 0.41 g/L h，底物转化率为 0.56 mol/mol 葡萄糖。这种方法为 2,3-二羟基异戊酸酯的生产提供了一种经济的方法。3-丁二醇生产菌株可能是 2,3-二羟基异戊酸积累的通用策略。在优化培养基成分和培养参数后，在补料分批发酵中获得了 31.2 g/L 的 2,3-二羟基异戊酸酯，生产率为 0.41 g/L h，底物转化率为 0.56 mol/mol 葡萄糖。这种方法为 2,3-二羟基异戊酸酯的生产提供了一种经济的方法。3-丁二醇生产菌株可能是 2,3-二羟基异戊酸积累的通用策略。在优化培养基成分和培养参数后，在补料分批发酵中获得了 31.2 g/L 的 2,3-二羟基异戊酸酯，生产率为 0.41 g/L h，底物转化率为 0.56 mol/mol 葡萄糖。这种方法为 2,3-二羟基异戊酸酯的生产提供了一种经济的方法。