J 2024

Synthetically-primed adaptation of Pseudomonas putida to a non-native substrate D-xylose

DVOŘÁK, Pavel; Barbora BURÝŠKOVÁ; Barbora POPELÁŘOVÁ; Birgitta E. EBERT; Tibor BOTKA et al.

Základní údaje

Originální název

Synthetically-primed adaptation of Pseudomonas putida to a non-native substrate D-xylose

Autoři

DVOŘÁK, Pavel; Barbora BURÝŠKOVÁ; Barbora POPELÁŘOVÁ; Birgitta E. EBERT; Tibor BOTKA; Dalimil BUJDOŠ; Alberto SÁNCHEZ-PASCUALA; Hannah SCHÖTTLER; Heiko HAYEN; Víctor DE LORENZO; Lars M. BLANK a Martin BENEŠÍK

Vydání

Nature Communications, Nature Portfolio, 2024, 2041-1723

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

20801 Environmental biotechnology

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 15.700

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14310/24:00135743

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

Applied microbiology; Bacterial evolution; Experimental evolution; Metabolic engineering

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 4. 4. 2025 12:56, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

To broaden the substrate scope of microbial cell factories towards renewable substrates, rational genetic interventions are often combined with adaptive laboratory evolution (ALE). However, comprehensive studies enabling a holistic understanding of adaptation processes primed by rational metabolic engineering remain scarce. The industrial workhorse Pseudomonas putida was engineered to utilize the non-native sugar D-xylose, but its assimilation into the bacterial biochemical network via the exogenous xylose isomerase pathway remained unresolved. Here, we elucidate the xylose metabolism and establish a foundation for further engineering followed by ALE. First, native glycolysis is derepressed by deleting the local transcriptional regulator gene hexR. We then enhance the pentose phosphate pathway by implanting exogenous transketolase and transaldolase into two lag-shortened strains and allow ALE to finetune the rewired metabolism. Subsequent multilevel analysis and reverse engineering provide detailed insights into the parallel paths of bacterial adaptation to the non-native carbon source, highlighting the enhanced expression of transaldolase and xylose isomerase along with derepressed glycolysis as key events during the process.

Návaznosti

GA22-12505S, projekt VaV
Název: Syntetické konsorcium kmenů Pseudomonas putida pro biodegradaci a ko-utilizaci (hemi)celulózových polymerů
Investor: Grantová agentura ČR, Syntetické konsorcium kmenů Pseudomonas putida pro biodegradaci a ko-utilizaci (hemi)celulózových polymerů
LX22NPO5103, projekt VaV
Název: Národní institut virologie a bakteriologie (Akronym: NIVB)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Národní institut virologie a bakteriologie, 5.1 EXCELES
MUNI/J/0003/2021, interní kód MU
Název: A new generation bacterial platform for lignocellulose biotechnology (Akronym: NEWGEN)
Investor: Masarykova univerzita, A new generation bacterial platform for lignocellulose biotechnology, MASH JUNIOR - MUNI Award In Science and Humanities JUNIOR
90242, velká výzkumná infrastruktura
Název: CIISB III
90254, velká výzkumná infrastruktura
Název: e-INFRA CZ II

Přiložené soubory