پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
تولید کارامد اسیدپلی لاکتیک و کوپلیمرهای آن بوسیله متابولیسم مهندسی شده اشریشیا کولی
اسید پلی لاکتیک یکی از پلیمرهای زیست تخریب پذیر است که در یک فرایند دومرحله ای پیچیده تولید می شود ، که ابتدا حلقه لاکتیک پلیمریزاسیون شده باز می شود و سپس این چرخه لاکتیک اسید تکرار می شود.اخیرا ما تولید پلی لاکتیک اسید و کوپلیمرهای آن را بوسیله تخمیر مستقیم اشریشیاکلی با سنتز پروپیونات و پلی هیدروکسی آلکونات ( PHA ) با استفاده از گلوکز به عنوان منبع کربن ، را گزارش کرده ایم.هنگام استفاده از این ساختار اشریشیا کلی که در ابتدا ساخته شده ، برای بیان ژن های مهندسی شده آن و برای تغذیه سوکسینات برای رشد مناسب سلول ، لازم است از یک , عامل القایی استفاده کرد. در اینجا ما برای غلبه بر این مشکل برای تولید بیشتر اسید پلی لاکتیک و کوپلیمرهای آن ، از متابولیسم باکتری اشریشیاکلی مهندسی شده استفاده می کنیم. این به تولید کارامد اسید پلی لاکتیک و کوپلیمرهای آن ، بدون حضور عامل القایی کمک می کند. این نوترکیب ساخته شده نهایی E.coli JlxF5 قادر است پلیمرهایی با وزن مولکولی 141000 دالتون تا 20 گرم بر لیتر با درصد پلیمر 43 درصد در یک محیط کشت تعریف شده شیمیایی با PH مناسب تولید کند.
کلمات کلیدی : اسید پلی لاکتیک ، PLA ، متابولیسم مهندسی شده ، اشریشیاکولی ، پلی( 3-هیدروکسی بوتیرات –کو-لاکتات ) ، کشت باکتری با تغذیه دسته ای
مقدمه :
پلی لاکتیک اسید و کوپلیمرهای آن پلیمرهای مشتق شده ی زیستی هستند که خواص عالی زیر را دارند : سازگاری ، سمیت کم برای انسان ، برای محصولات خانگی مناسب هستند ، پلاستیک تجاری و مواد پزشکی ( دروم رایت و همکارانش ، 2000 ، مهتا و همکارانش ، 2005 ، شوگرگارد و استولت ، 2002 ، وینک و همکارانش ، 2003 ) [1]. با این حال فرایند جاری برای سنتز پلی لاکتیک اسید ساده نیست : تولید تخمیری لاکتیک اسیدبا فرایند شیمیایی باز شدن حلقه در پلیمریزاسیون لاکتیک دنبال می شود ، اسید لاکتیک آب از دست می دهد یا حلال مبتنی بر اوزون تروپیک هیدراته متراکم می شود ( دروم رایت و همکارانش ، 2000 ، مهتا و همکارانش ، 2005 ، شوگرگارد و استولت ، 2002 ، وینک و همکارانش ، 2003 ).برای بهببود خواص سفتی و شکنندگی PLA ، تلاش هایی در جهت کوپلیمریزاسیون یا اختلاط آن با سایر پلیمرها از جمله پلی هیدروکسی آلکونات ها( PHAs ) که پلی استر سنتز شده بوسیله میکرو ارگانیسم ها می باشد ، انجام شده است ( چن ، 2009 ، چن و وو 2005 ، هازار و استین بوچل 2007 ، لی 1996 ، نودا و همکارانش 2004 ، اسکرک و هیلمیر 2007 ، استین بوچل و فوچتن بوش 1998 ) [2]. هرچند روش های شیمیایی موجود بطور قابل توجهی برای فرایندهای پیچیده همراه با کاتالیزور و مراحل خالص سازی ، دسترسی به مونومرهای لاکتونیزه استقاده شده در کوپلیمریزاسیون و هزینه های آن اثربخش نیستند . پلی هیدروکسی آلکونات ها ( PHAs ) در vivo بوسیله PHA که دی هیدروکسی کوآ های مختلف را پلیمریزه می کند از طریق مشتقات متابولیسم در مسیر سلول ایجاد می شود( لی 1996 ، استین بوچل و فوچتن بوش 1998 ). تا به امروز ، هیچ گزارشی از تولید پلی هیدروکسی آلکونات های حاوی لاکتات که بیشتر به خاطر محدودیت سوبسترای بخصوص سنتز PHA است ، نشده است ( استین بوچ و والنتین 1995 ، والنتین و استین بوچل 1994 ، یوان و همکارانش 2001 ، ژانگ و همکارانش 2001 )[3]. چندین سال قبل ، ما تولید پلی لاکتیک اسید غیرطبیعی و لاکتات حاوی پلیمرهارا با استفاده از سیستم سنتز پلی هیدروکسی آلکونات مهندسی شده گزارش کردیم ( چو و همکارانش 2006 ) [4].
[1] : Drumright et al., 2000; Mehta et al., 2005;Sِdergهrd and Stolt, 2002; Vink et al., 2003
[2] : Chen, 2009; Chen and Wu, 2005; Hazer and Steinbüchel, 2007; Lee, 1996a; Noda et al., 2004; Schreck and Hillmyer, 2007; Steinbüchel and Füchtenbusch, 1998).
[3] : Steinbüchel and Valentin, 1995; Valentin and Steinbüchel, 1994; Yuan et al., 2001; Zhang et al., 2001
[4] : Cho et al., 2006
Efficient production of polylactic acid and its copolymers by metabolically
engineered Escherichia coli
Yu Kyung Jung a, Sang Yup Lee a,b,∗
a Metabolic and Biomolecular Engineering National Research Laboratory, Department of Chemical and Biomolecular Engineering (BK21 Program),
Center for Systems and Synthetic Biotechnology, Institute for the BioCentury, KAIST, Daejeon 305-701, Republic of Korea
b BioProcess Engineering Research Center and Bioinformatics Research Center, KAIST, Daejeon 305-701, Republic of Korea
a r t i c l e i n f o
Article history:
Received 17 July 2010
Received in revised form
10 November 2010
Accepted 15 November 2010
Keywords:
Polylactic acid
PLA
P(3HB-co-LA)
Metabolic engineering
Escherichia coli
Fed-batch culture
a b s t r a c t
Polylactic acid (PLA) is one of the promising biodegradable polymers, which has been produced in a rather
complicated two-step process by first producing lactic acid by fermentation followed by ring opening
polymerization of lactide, a cyclic dimer of lactic acid. Recently, we reported the production of PLA and its
copolymers by direct fermentation of metabolically engineered Escherichia coli equipped with the evolved
propionate CoA-transferase and polyhydroxyalkanoate (PHA) synthase using glucose as a carbon source.
When employing these initially constructed E. coli strains, however, it was necessary to use an inducer
for the expression of the engineered genes and to feed succinate for proper cell growth. Here we report
further metabolic engineering of E. coli strain to overcome these problems for more efficient production
of PLA and its copolymers. This allowed efficient production of PLA and its copolymers without adding
inducer and succinate. The finally constructed recombinant E. coli JLXF5 strain was able to produce P(3HBco-39.6 mol% LA) having the molecular weight of 141,000 Da to 20 g l–1 with a polymer content of 43 wt%
in a chemically defined medium by the pH-stat fed-batch culture.
© 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
این فایل ورد (word) ترجمه در 13 صفحه و فایل اصلی لاتین pdf مقاله در 8 صفحه به خدمتتون ارائه میشود.