Among various commodity chemicals,

Among various commodity chemicals, adipic acid (C6) is one of the most important dicarboxylic
acids, and is one of the monomers that make up nylon 6,6. Annually, more than 2.6 million tons
of adipic acid are produced through a chemical process using benzene derived from fossil fuels
[1]. However, this conventional chemical process raises significant environmental concerns due
to its generation of greenhouse gases and toxic chemicals. Moreover, due to the limited supply
and toxicity of benzene, there is increasing demand for the biological production of adipic acid
from renewable resources.
Many efforts have been made to achieve bioconversion of sugar to the adipic acid
precursors cis,cis-muconic acid and glucaric acid. These intermediates can be chemically
converted to adipic acid by hydrogenation, with reduced safety concerns and environmental
impact [2]. Production of cis,cis-muconic acid from glucose was demonstrated in engineered
Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae strains, with recorded yields of 1.5-36.8 [2,3]
and 0.0020.141 g/L [4,5], respectively. In all the engineered strains of both genera, a
heterologous pathway was introduced to produce muconic acid. Also, 3-dehydroshikimic acid,
an intermediate of the native biosynthetic pathway of aromatic amino acids. Meanwhile, a few
studies have reported the expression of a synthetic pathway for the bioconversion of myoinositol
to glucaric acid at a titer of 15 g/L in E. coli [6,7].
The direct production of adipic acid was proposed for the first time by expressing a
heterologous pathway producing adipic acid from 2-oxoglutarate, an intermediate of the L-lysine
biosynthetic pathway [1]. The first step of adipic acid production is the condensation of acetyl-
CoA and 2-oxoglutarate, an intermediate of the TCA cycle, and is followed by six consecutive
enzymatic steps. However, this heterologous pathway producing adipic acid from 2-oxoglutarate
has not been functionally validated yet.
More recently, the reversed β-oxidation cycle was proposed as an alternative and more
advanced method to produce adipic acid [8]. One turn of the reversed β-oxidation cycle yields a
two-carbon elongated acyl-CoA by condensation with acetyl-CoA (C2). Some bacteria are
capable of degrading phenylacetic acid, aromatics, and chloroaromatics to 3-oxoadipyl-CoA,
which is further metabolized to acetyl-CoA and succinyl-CoA via the β-oxidation cycle [9-11].
Therefore, the reversed β-oxidation cycle through the expression of a heterologous pathway
6
utilizing 3-oxoadipyl-CoA could lead to the production of adipic acid by the condensation of two
glucose intermediates, acetyl-CoA and succinyl-CoA. Indeed, by the condensation of acetyl-CoA
and succinyl-CoA, adipic acid of 639 μg/L was produced from glucose by an engineered E. coli
strain [12]. Moreover, using engineered E. coli strain harboring the reversed β-oxidation and ω-
oxidation pathways, the dicarboxylic acids ranging from C6C10 were produced from glycerol
at a titer of ~0.5 g/L [13]. Also, various synthetic metabolic pathways have been proposed for
the biosynthesis of adipic acid, 6-aminocaproic acid, and caprolactam [14, 15].
The present study aimed to develop a modified method to produce adipic acid via a
reversed β-oxidation cycle (Fig. 1). This synthetic pathway consists of five enzymatic steps, in
which the latter three steps are newly characterized. By expressing the adipic acid pathway in E.
coli, we demonstrate proof of concept of the biological production of adipic acid in an
engineered E. coli strain.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ระหว่างสารเคมีโภคภัณฑ์ต่าง ๆ กรด adipic (C6) เป็นหนึ่งสำคัญ dicarboxylicกรด และเป็นหนึ่งของ monomers ที่ประกอบไนลอน 6,6 ปี มากกว่า 2.6 ล้านตันของกรด adipic ผลิตตลอดกระบวนการทางเคมีโดยใช้เบนซีนได้จากเชื้อเพลิงฟอสซิล[1] . อย่างไรก็ตาม กระบวนการทางเคมีนี้ปกติเพิ่มความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญเนื่องเพื่อการสร้างก๊าซเรือนกระจกและสารเคมีที่เป็นพิษ นอกจากนี้ เนื่องจากซัพพลายจำกัดและความเป็นพิษของเบนซีน มีความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการผลิต adipic กรดชีวภาพจากทรัพยากรทดแทนได้ทำความพยายามมากเพื่อให้ bioconversion น้ำตาลกับกรด adipicprecursors cis, cis muconic กรด และกรด glucaric ตัวกลางเหล่านี้เป็นสารเคมีแปลงไป adipic กรดไฮโดรจีเนชัน ความกังวลความปลอดภัยลดลง และสิ่งแวดล้อมผลกระทบ [2] ผลิตของ cis, cis muconic กรดจากกลูโคสถูกแสดงในวิศวกรรมEscherichia coli และ Saccharomyces cerevisiae สายพันธุ์ มีอัตราผลตอบแทนบันทึกของ 1.5-36.8 [2,3]และ 0.0020.141 g/L [4,5], ตามลำดับ ในสายพันธุ์ที่ออกแบบทั้งหมดของทั้งสองสกุล การทางเดิน heterologous ถูกนำมาใช้ในการผลิตกรด muconic ยัง 3 dehydroshikimic กรดกลางทางเดิน biosynthetic เป็นกรดอะมิโนที่หอม ในขณะเดียวกัน กี่การศึกษาได้รายงานค่าของทางเดินที่สังเคราะห์สำหรับ bioconversion ของ myoinositolการกรด glucaric ที่ titer ของ 15 g/L ใน E. coli [6,7]การผลิตโดยตรงของกรด adipic ถูกเสนอครั้งแรก โดยแสดงเป็นทางเดิน heterologous ผลิตกรด adipic จาก 2-oxoglutarate กลางของ L-ไลซีนbiosynthetic ทางเดิน [1] ขั้นตอนแรกของการผลิตกรด adipic เป็นแน่นของ acetyl-CoA และ 2-oxoglutarate กลางของ TCA รอบ และตาม ด้วย 6 ติดต่อกันขั้นตอนที่เอนไซม์ในระบบ อย่างไรก็ตามทางเดินนี้ heterologous ผลิตกรด adipic จาก 2 oxoglutarateได้ไม่ได้มีฟังก์ชันตรวจสอบยังเมื่อเร็ว ๆ นี้ วงจรβ-ออกซิเดชันกลับถูกเสนอเป็นทางเลือกและอื่น ๆวิธีการขั้นสูงในการผลิตกรด adipic [8] เปิดหนึ่งของβ-ออกซิเดชันกลับรอบอัตราผลตอบแทนคาร์บอน 2 อีลองเกต acyl-CoA โดยควบแน่นกับ acetyl-CoA (C2) มีแบคทีเรียบางความสามารถในการลดกรด phenylacetic อะโรเมติกส์ และ chloroaromatics ไป 3-oxoadipyl-CoAนอกจากนี้ที่เพิ่มเติมถูก metabolized acetyl-CoA และ succinyl CoA ผ่านวงจรβ-ออกซิเดชัน [9-11]ดังนั้น β-ออกซิเดชันกลับวนนิพจน์ทางเดิน heterologous6ใช้ 3-oxoadipyl-CoA อาจนำไปสู่การผลิตกรด adipic โดยการสรุปของทั้งสองน้ำตาลกลูโคส intermediates, acetyl-CoA และ succinyl CoA แน่นอน โดยการสรุปของ acetyl-CoAและ succinyl CoA กรด adipic ของ 639 μg L ถูกผลิตจากกลูโคส โดยการออกแบบ E. coliต้องใช้ [12] นอกจากนี้ ใช้วิศวกรรมต้องใช้ E. coli harboring กลับβ-ออกซิเดชันกับω-ออกซิเดชันมนต์ กรด dicarboxylic ที่ตั้งแต่ C6C10 ผลิตจากกลีเซอรที่ titer ของ ~0.5 g/L [13] ยัง มนต์เผาผลาญสังเคราะห์ต่าง ๆ ได้รับการเสนอชื่อชีวสังเคราะห์ ของกรด adipic กรด 6 aminocaproic, caprolactam [14, 15]การศึกษาปัจจุบันมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการปรับเปลี่ยนการผลิตกรด adipic ผ่านการวงจรย้อนกลับβ-ออกซิเดชัน (Fig. 1) ทางเดินนี้สังเคราะห์ประกอบด้วยเอนไซม์ในระบบขั้นตอนที่ 5 ในซึ่งเพิ่งมีลักษณะหลังสามขั้นตอน โดยแสดงทางเดิน adipic กรดในอีcoli เราแสดงหลักฐานของแนวคิดของการผลิตทางชีวภาพกรด adipic ในการวิศวกรรมต้องใช้ E. coli

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สารเคมีในบรรดาสินค้าต่างๆกรด adipic (C6) เป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุด dicarboxylic
กรดและเป็นหนึ่งในโมโนเมอร์ที่ทำขึ้นไนลอน 6,6 แต่ละปีมากกว่า 2.6
ล้านตันของกรดadipic มีการผลิตผ่านกระบวนการทางเคมีโดยใช้เบนซินที่ได้มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
[1]
แต่ขั้นตอนนี้ทางเคมีแบบเดิมเพิ่มความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากสู่รุ่นของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและสารเคมีที่เป็นพิษ นอกจากนี้เนื่องจากอุปทานที่ จำกัด
และความเป็นพิษของสารเบนซีนมีความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการผลิตทางชีวภาพของกรด adipic
จากทรัพยากรทดแทน.
ความพยายามของหลายคนได้รับการทำเพื่อให้บรรลุทางชีวภาพของน้ำตาลที่กรด adipic
สารตั้งต้นถูกต้องกรดถูกต้อง-muconic และ glucaric กรด ตัวกลางเหล่านี้สามารถทางเคมีแปลงเป็นกรดไฮโดร adipic
โดยมีกังวลด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมที่ลดลงส่งผลกระทบต่อ [2]
การผลิตถูกต้องกรดถูกต้อง-muconic จากกลูโคสได้แสดงให้เห็นในการออกแบบ
Escherichia coli และ Saccharomyces cerevisiae สายพันธุ์ที่มีอัตราผลตอบแทนที่บันทึก 1.5-36.8 [2,3]
และ0.0020.141กรัม / ลิตร [4,5] ตามลำดับ ในทุกสายพันธุ์วิศวกรรมจำพวกทั้งเป็นทางเดิน heterologous ถูกนำไปผลิตกรด muconic
นอกจากนี้ยังมีกรด 3 dehydroshikimic,
เป็นสื่อกลางของทางเดินพื้นเมืองชีวสังเคราะห์กรดอะมิโนที่มีกลิ่นหอม ในขณะที่ไม่กี่ศึกษาได้รายงานการแสดงออกของทางเดินสังเคราะห์ทางชีวภาพของ myoinositol เพื่อ glucaric กรดที่ titer ของ15กรัม / ลิตรในเชื้อ E. coli [6,7]. การผลิตโดยตรงของกรด adipic ได้รับการเสนอให้ เป็นครั้งแรกโดยแสดงเดินheterologous ผลิตกรด adipic จาก 2 oxoglutarate, เป็นสื่อกลางของ L-ไลซีนเดินชีวสังเคราะห์[1] ขั้นตอนแรกของการผลิตกรด adipic คือการรวมตัวของ acetyl- CoA และ 2 oxoglutarate, เป็นสื่อกลางของวงจร TCA และจะตามด้วยหกติดต่อกันเป็นขั้นตอนของเอนไซม์ แต่นี้เดิน heterologous ผลิตกรด adipic จาก 2 oxoglutarate ยังไม่ได้รับการตรวจสอบการทำงานยัง. เมื่อเร็ว ๆ นี้กลับวงจรβออกซิเดชันถูกเสนอเป็นทางเลือกและอื่น ๆวิธีการขั้นสูงในการผลิตกรด adipic [8] หนึ่งหันของวงจรกลับβออกซิเดชันมีผลเป็นสองคาร์บอนยาว acyl-CoA โดยการรวมตัวกับ acetyl-CoA (C2) แบคทีเรียบางคนมีความสามารถในการย่อยสลายกรด phenylacetic อะโรเมติกและ chloroaromatics 3-oxoadipyl-CoA, ซึ่งเป็นเมตาเพื่อ acetyl-CoA และเป็น Succinyl CoA ผ่านวงจรβออกซิเดชัน [9-11]. ดังนั้นการกลับβ- วงจรการเกิดออกซิเดชันผ่านการแสดงออกของทางเดิน heterologous 6 ใช้ 3 oxoadipyl-CoA อาจนำไปสู่การผลิตกรด adipic โดยการรวมตัวของสองตัวกลางกลูโคสacetyl-CoA และเป็น Succinyl CoA อันที่จริงโดยการรวมตัวของ acetyl-CoA และเป็น Succinyl CoA กรด adipic ของ 639 ไมโครกรัม / ลิตรที่ผลิตจากน้ำตาลกลูโคสโดยออกแบบเชื้อ E. coli สายพันธุ์ [12] นอกจากนี้ยังมีการออกแบบโดยใช้อีโคไลสายพันธุ์เก็บงำออกซิเดชันβ-ω-กลับและทางเดินออกซิเดชันกรด dicarboxylic ตั้งแต่C6C10ถูกผลิตจากกลีเซอรอลที่titer ของ ~ 0.5 กรัม / ลิตร [13] นอกจากนี้เผาผลาญเซลล์ต่างๆสังเคราะห์ได้รับการเสนอสำหรับการสังเคราะห์กรด adipic กรด 6 aminocaproic และ caprolactam [14, 15]. การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการแก้ไขเพื่อผลิตกรด adipic ผ่านกลับวงจรβออกซิเดชัน( รูปที่ 1). นี้เดินสังเคราะห์ประกอบด้วยห้าขั้นตอนของเอนไซม์ในที่หลังสามขั้นตอนมีลักษณะใหม่ โดยแสดงทางเดินกรด adipic ในอีโคไลที่เราแสดงให้เห็นถึงหลักฐานการแนวคิดของการผลิตทางชีวภาพของกรดadipic ในการออกแบบอีโคไลสายพันธุ์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สินค้าต่างๆของสารเคมี , กรด adipic ( C6 ) เป็นหนึ่งในที่สำคัญที่สุด dicarboxylic
กรดและเป็นหนึ่งของโมโนเมอร์ที่ทำให้ไนลอน 6 , 6 . ปี กว่า 2.6 ล้านตัน
ของกรด adipic ที่ผลิตด้วยกระบวนการทางเคมีที่ใช้ เบนซิน ที่ได้มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล
[ 1 ] อย่างไรก็ตาม กระบวนการทางเคมีที่สำคัญปกติเพิ่มความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมเนื่องจาก
รุ่นของก๊าซเรือนกระจก และสารเคมีที่เป็นพิษ นอกจากนี้เนื่องจากอุปทานที่มี จำกัด
และความเป็นพิษของเบนซิน มีความต้องการเพิ่มขึ้นสำหรับการผลิตทางชีวภาพของกรด adipic

จากทรัพยากรทดแทน มีความพยายามที่จะบรรลุการน้ำตาลกับกรด adipic
ตั้งต้น CIS , CIS muconic glucaric กรด และ กรด ตัวกลางเหล่านี้สามารถเคมี
แปลงเป็นกรด adipic โดยไฮโดรจิเนชันและลดความกังวลด้านความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม
[ 2 ] การผลิตของ CIS , CIS กรด muconic จากกลูโคสพบในวิศวกรรม
Escherichia coli และ Saccharomyces cerevisiae สายพันธุ์ที่มีบันทึกผลผลิตของ 1.5-36.8 [ 2 , 3 ]
และ 0.141 0.002 กรัม / ลิตร [ 4 , 5 ] ตามลำดับ ในวิศวกรรมสายพันธุ์ของทั้งสองสกุล ,
เส้นทางแนะนำผลิต muconic ชนิดกรด นอกจากนี้กรด 3-dehydroshikimic
, ระดับกลางของเส้นทางการพื้นเมืองของอะโรมาติกกรดอะมิโน ขณะเดียวกัน มีรายงานไม่กี่
ศึกษาการแสดงออกของทางเดินสังเคราะห์สำหรับการของไมโอ นอซิทอส
เพื่อ glucaric acid ที่ระดับ 1  5 กรัม / ลิตร ใน E . coli [
6 , 7 ]การผลิตโดยตรงของกรด adipic ถูกเสนอครั้งแรกโดยแสดงเส้นทางการผลิตกรด adipic
ด้วยตัวเองจาก 2-oxoglutarate , กลางของสารละลายแอล - ไลซีน
ร่วมเส้นทาง [ 1 ] ขั้นตอนแรกของการผลิตกรด adipic เกิดอะ -
COA และ 2-oxoglutarate , กลางของวัฏจักร TCA และตามด้วย 6 ขั้นตอนเอนไซม์ต่อเนื่อง

อย่างไรก็ตามเส้นทางชนิดนี้ผลิตกรด adipic จาก 2-oxoglutarate
ได้ตรวจสอบตามหน้าที่เลย .
เมื่อเร็ว ๆ นี้กลับบีตา - ออกซิเดชันคือรอบเสนอเป็นทางเลือกมากขึ้น
ขั้นสูงวิธีการผลิตกรด adipic [ 8 ] หนึ่งเปิดวงจรของบีตา - ออกซิเดชันกลับให้ผล
2 คาร์บอนยาว , COA จากการควบแน่นด้วยอะ COA ( C2 ) แบคทีเรียบางชนิดเป็น
สามารถย่อยสลายกรดฟีนิลแอซีติก ) , และ chloroaromatics เพื่อ 3-oxoadipyl-coa
ซึ่งเผาผลาญเพื่อเพิ่มเติม , ยาซัคซินิลทิล COA ผ่านและบีตา - ออกซิเดชันของ [ 9 ] .
จึงกลับบีตา - ออกซิเดชันของผ่านการแสดงออกของชนิด )
6
ใช้ 3-oxoadipyl-coa สามารถนําไปผลิตกรด adipic โดย การควบแน่นของกลูโคส 2
intermediates ,ยาซัคซินิล COA และอะ . อันที่จริงโดยการควบแน่นของยาซัคซินิลอะ
และ COA , กรด adipic ของพวกμกรัม / ลิตรที่ผลิตจากกลูโคสโดยเชื้อ E . coli วิศวกรรม
[ 12 ] นอกจากนี้ การใช้วิศวกรรม Escherichia coli สายพันธุ์บีตา - ออกซิเดชัน และกรมเจ้าท่ากลับω -
ออกซิเดชันเส้นทาง , dicarboxylic กรดตั้งแต่ C6  C08 ถูกผลิตจากกลีเซอรอล
ที่ระดับ ~ 0.5 g / l [ 13 ] นอกจากนี้การเผาผลาญเซลล์สังเคราะห์ต่างๆได้รับการเสนอสำหรับ
การสังเคราะห์กรด adipic , 6-aminocaproic acid และคาโปรแลคตัม [ 14 , 15 ] .
ในการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาปรับปรุงวิธีการผลิตกรด adipic ผ่าน
บีตา - ออกซิเดชันกลับรอบ ( รูปที่ 1 ) ทางเดินที่สังเคราะห์เอนไซม์นี้ประกอบด้วยห้าขั้นตอนใน
ซึ่งหลังสามก้าวใหม่เพียงโดยแสดงเส้นทางใน E . coli กรด adipic
เราแสดงหลักฐานการแนวคิดของการผลิตทางชีวภาพของกรด adipic
วิศวกรรมใน E . coli สายพันธุ์