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Development of a Vanillate Biosensor for the Vanillin Biosynthesis Pathway in E. coli.
ACS Synthetic Biology ( IF 3.7 ) Pub Date : 2019-09-03 , DOI: 10.1021/acssynbio.9b00071 Aditya M Kunjapur 1 , Kristala L J Prather 1
ACS Synthetic Biology ( IF 3.7 ) Pub Date : 2019-09-03 , DOI: 10.1021/acssynbio.9b00071 Aditya M Kunjapur 1 , Kristala L J Prather 1
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The engineered de novo vanillin biosynthesis pathway constructed in Escherichia coli is industrially relevant but limited by the reaction catalyzed by catechol O-methyltransferase, which is intended to catalyze the conversion of protocatechuate to vanillate. To identify alternative O-methyltransferases, we constructed a vanillate sensor based on the Caulobacter crescentus VanR-VanO system. Using an E. coli promoter library, we achieved greater than 14-fold dynamic range in our best rationally constructed sensor. We found that this construct and an evolved variant demonstrate remarkable substrate selectivity, exhibiting no detectable response to the regioisomer byproduct isovanillate and minimal response to structurally similar pathway intermediates. We then harnessed the evolved biosensor to conduct rapid bioprospecting of natural catechol O-methyltransferases and identified three previously uncharacterized but active O-methyltransferases. Collectively, these efforts enrich our knowledge of how biosensing can aid metabolic engineering and constitute the foundation for future improvements in vanillin pathway productivity.
中文翻译：
香草醛生物合成途径中香草醛生物传感器的开发。
在大肠杆菌中构建的工程化从头香草醛生物合成途径在工业上是相关的，但受到儿茶酚O-甲基转移酶催化的反应的限制，该反应旨在催化原儿茶酸转化为香草醛。为了鉴定替代的O-甲基转移酶，我们基于新月形杆菌VanR-VanO系统构建了香草酸传感器。使用大肠杆菌启动子文库，我们在合理构建的最佳传感器中获得了超过14倍的动态范围。我们发现，该构建体和进化的变体表现出显着的底物选择性，对区域异构体副产物异香草酸没有显示出可检测到的反应，而对结构相似的途径中间体的反应却最小。然后，我们利用进化的生物传感器对天然邻苯二酚O-甲基转移酶进行快速生物勘探，并鉴定了三个以前未表征但有活性的O-甲基转移酶。总的来说，这些努力丰富了我们对生物传感如何帮助代谢工程的知识，并为将来提高香兰素途径生产力奠定了基础。
更新日期：2019-09-03
中文翻译：
香草醛生物合成途径中香草醛生物传感器的开发。
在大肠杆菌中构建的工程化从头香草醛生物合成途径在工业上是相关的，但受到儿茶酚O-甲基转移酶催化的反应的限制，该反应旨在催化原儿茶酸转化为香草醛。为了鉴定替代的O-甲基转移酶，我们基于新月形杆菌VanR-VanO系统构建了香草酸传感器。使用大肠杆菌启动子文库，我们在合理构建的最佳传感器中获得了超过14倍的动态范围。我们发现，该构建体和进化的变体表现出显着的底物选择性，对区域异构体副产物异香草酸没有显示出可检测到的反应，而对结构相似的途径中间体的反应却最小。然后，我们利用进化的生物传感器对天然邻苯二酚O-甲基转移酶进行快速生物勘探，并鉴定了三个以前未表征但有活性的O-甲基转移酶。总的来说，这些努力丰富了我们对生物传感如何帮助代谢工程的知识，并为将来提高香兰素途径生产力奠定了基础。
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