Un grupo de investigación en ingeniería metabólica de KAIST ha desarrollado una cepa de Corynebacterium glutamicum diseñada capaz de producir ácido glutárico de alto nivel sin subproductos de la glucosa. Esta nueva estrategia será útil para desarrollar microorganismos diseñados para la producción biológica de productos químicos de valor agregado.

Ácido glutárico, también conocido como ácido pentanodioico, es un ácido carboxílico que se usa ampliamente para diversas aplicaciones, incluida la producción de poliésteres, poliamidas, poliuretanos, anhídrido glutárico, 1, 5-pentanodiol, y ácido 5-hidroxivalérico. El ácido glutárico se ha producido utilizando varios métodos químicos a base de petróleo, confiando en materias primas tóxicas y no renovables. Por lo tanto, Se han adoptado varios enfoques para producir biológicamente ácido glutárico a partir de recursos renovables. Previamente, El desarrollo de la primera Escherichia coli productora de ácido glutárico mediante la introducción de genes de Pseudomonas putida fue informado por un grupo de investigación de KAIST. pero el título fue bajo. La producción de ácido glutárico por Corynebacterium glutamicum modificada metabólicamente también se ha informado en varios estudios, pero parecían posibles más mejoras en la producción de ácido glutárico ya que C. glutamicum tiene la capacidad de producir más de 130 g / L de L-lisina.

Un grupo de investigación compuesto por Taehee Han, Gi Bae Kim, y el distinguido profesor Sang Yup Lee del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular abordaron este tema. Su trabajo de investigación titulado "Producción de ácido glutárico mediante ingeniería metabólica de sistemas de una Corynebacterium glutamicum superproductora de L-lisina, "se publicó en línea en PNAS el 16 de noviembre 2020.

Esta investigación informa el desarrollo de una cepa de C. glutamicum modificada metabólicamente capaz de producir ácido glutárico de manera eficiente, partiendo de un superproductor de L-lisina. Se emplearon las siguientes estrategias y enfoques novedosos para lograr una producción de ácido glutárico de alto nivel. Primero, Las vías metabólicas en C. glutamicum se reconstituyeron para la producción de ácido glutárico mediante la introducción de genes de P. putida. Luego, análisis multiómicos, incluido el genoma, transcriptoma, y fluxome se realizaron para comprender el fenotipo de la cepa superproductora de L-lisina. Además de la comprensión sistemática de la cepa huésped, Los objetivos de manipulación genética se predijeron mediante análisis ómicos y se aplicaron para la ingeniería de C. glutamicum, lo que resultó en el desarrollo de una cepa diseñada capaz de producir ácido glutárico de manera eficiente. Es más, se descubrió por primera vez el nuevo exportador de ácido glutárico, que se utilizó para aumentar aún más la producción de ácido glutárico mediante la mejora de la excreción del producto. Por último, si bien no menos importante, Las condiciones de cultivo se optimizaron para la producción de ácido glutárico de alto nivel. Como resultado, la cepa de ingeniería final fue capaz de producir 105,3 g / L de ácido glutárico, el título más alto jamás reportado, en 69 horas mediante fermentación por lotes alimentados.

El profesor Sang Yup Lee dijo:"Es significativo que pudiéramos desarrollar un productor de ácido glutárico altamente eficiente capaz de producir ácido glutárico en el título más alto del mundo sin ningún subproducto de fuentes de carbono renovables. Esto acelerará aún más la producción de base biológica de valiosos químicos en el sector farmacéutico / médico. / industrias químicas ".