Acetate, a promising yet underutilized carbon source for biological production, was explored for the efficient production of homoserine and threonine in W. A modular metabolic engineering approach revealed the crucial roles of both acetate assimilation pathways (AckA/Pta and Acs), optimized TCA cycle flux and glyoxylate shunt activity, and enhanced CoA availability, mediated by increased pantothenate kinase activity, for efficient homoserine production. The engineered strain W–H22/pM2/pR1P exhibited a high acetate assimilation rate (5.47 mmol/g cell/h) and produced 44.1 g/L homoserine in 52 h with a 53% theoretical yield (0.18 mol/mol) in fed-batch fermentation. Similarly, strain W–H31/pM2/pR1P achieved 45.8 g/L threonine in 52 h with a 65% yield (0.22 mol/mol). These results represent the highest reported levels of amino acid production using acetate, highlighting its potential as a valuable and sustainable feedstock for biomanufacturing.

中文翻译：

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使用乙酸盐作为大肠杆菌 W3110 可持续生产高丝氨酸和苏氨酸的底物：模块化代谢工程方法


乙酸是一种有前途但未充分利用的生物生产碳源，已被探索用于在 W 中高效生产高丝氨酸和苏氨酸。模块化代谢工程方法揭示了乙酸同化途径（AckA/Pta 和 Acs）、优化的 TCA 循环的关键作用通量和乙醛酸分流活性，以及​​通过增加泛酸激酶活性介导的 CoA 可用性增强，以实现高效的高丝氨酸生产。工程菌株 W–H22/pM2/pR1P 表现出较高的乙酸同化率（5.47 mmol/g cell/h），并在 52 小时内产生 44.1 g/L 高丝氨酸，在补料中理论产量为 53%（0.18 mol/mol）。分批发酵。同样，菌株 W–H31/pM2/pR1P 在 52 小时内获得了 45.8 g/L 苏氨酸，产率 65%（0.22 mol/mol）。这些结果代表了使用乙酸盐生产氨基酸的最高水平，突显了其作为有价值且可持续的生物制造原料的潜力。