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Engineering Escherichia coli for the High-Titer Biosynthesis of Lacto-N-tetraose
Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF 5.7 ) Pub Date : 2022-06-22 , DOI: 10.1021/acs.jafc.2c02423 Miaomiao Hu 1 , Mengli Li 1 , Ming Miao 1, 2 , Tao Zhang 1
Journal of Agricultural and Food Chemistry ( IF 5.7 ) Pub Date : 2022-06-22 , DOI: 10.1021/acs.jafc.2c02423 Miaomiao Hu 1 , Mengli Li 1 , Ming Miao 1, 2 , Tao Zhang 1
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Lacto-N-tetraose (LNT), a member of the human milk oligosaccharides family, has received widespread attention because of its importance in infant health. We constructed a whole-cell biotransformation method in Escherichia coli BL21(DE3) for high-titer LNT synthesis. The approach was performed by using a systematic design and metabolic engineering based on the metabolic pathway of LNT. The lgtA (encoding β-1,3-N-acetylglucosaminyltransferase) and wbgO (encoding β-1,3-galactosyltransferase) genes were introduced into the engineered E. coli BL21(DE3) to construct an LNT-producing starting strain B1 (0.22 g/L). Then, the genes related to the LNT metabolic pathway were screened in two vectors to evaluate LNT synthesis. The lgtA-wbgO and galE-galT-galK genes were overexpressed through the two-plasmid system in E. coli BL21(DE3). The titer of LNT (3.42 g/L) had a gain of 14.55 times compared with that of B1. Furthermore, the ugd gene, which was associated with the UDP-Gal bypass pathway, was inactivated to further improve LNT production in shake-flask cultivation (4.14 g/L). The final fed-batch cultivation of the engineered strain produced 31.56 g/L of LNT. This study provided a strategy for the effective production of LNT in E. coli.
中文翻译：
工程大肠杆菌用于乳酸-N-四糖的高效生物合成
乳-N-四糖（LNT）是人乳寡糖家族的一员，因其对婴儿健康的重要性而受到广泛关注。我们在大肠杆菌BL21（DE3）中构建了一种全细胞生物转化方法，用于高滴度LNT合成。该方法是通过使用基于 LNT 代谢途径的系统设计和代谢工程来进行的。将lgtA（编码β -1,3- N-乙酰氨基葡糖转移酶）和wbgO（编码β-1,3-半乳糖基转移酶）基因引入工程大肠杆菌BL21(DE3) 以构建产生 LNT 的起始菌株 B1 (0.22 g/L)。然后，在两个载体中筛选与 LNT 代谢途径相关的基因，以评估 LNT 合成。lgtA - wbgO和galE - galT - galK基因通过大肠杆菌BL21（DE3）中的双质粒系统过表达。LNT的效价（3.42 g/L）与B1相比提高了14.55倍。此外，UGD与 UDP-Gal 旁路途径相关的基因被灭活，以进一步提高摇瓶培养中的 LNT 产量（4.14 g/L）。工程菌株的最终补料分批培养产生了 31.56 g/L 的 LNT。该研究为在大肠杆菌中有效生产 LNT 提供了策略。
更新日期：2022-06-22
中文翻译：
工程大肠杆菌用于乳酸-N-四糖的高效生物合成
乳-N-四糖（LNT）是人乳寡糖家族的一员，因其对婴儿健康的重要性而受到广泛关注。我们在大肠杆菌BL21（DE3）中构建了一种全细胞生物转化方法，用于高滴度LNT合成。该方法是通过使用基于 LNT 代谢途径的系统设计和代谢工程来进行的。将lgtA（编码β -1,3- N-乙酰氨基葡糖转移酶）和wbgO（编码β-1,3-半乳糖基转移酶）基因引入工程大肠杆菌BL21(DE3) 以构建产生 LNT 的起始菌株 B1 (0.22 g/L)。然后，在两个载体中筛选与 LNT 代谢途径相关的基因，以评估 LNT 合成。lgtA - wbgO和galE - galT - galK基因通过大肠杆菌BL21（DE3）中的双质粒系统过表达。LNT的效价（3.42 g/L）与B1相比提高了14.55倍。此外，UGD与 UDP-Gal 旁路途径相关的基因被灭活，以进一步提高摇瓶培养中的 LNT 产量（4.14 g/L）。工程菌株的最终补料分批培养产生了 31.56 g/L 的 LNT。该研究为在大肠杆菌中有效生产 LNT 提供了策略。
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