undefined

PHB production from cellobiose with Saccharomyces cerevisiae

Julkaisuvuosi

2022

Tekijät

Ylinen, Anna; De Ruijter, Jorg C.; Jouhten, Paula; Penttilä, Merja

Tiivistelmä

Replacement of petrochemical-based materials with microbially produced biodegradable alternatives calls for industrially attractive fermentation processes. Lignocellulosic materials offer non-edible alternatives for cultivated sugars, but require often use of expensive sugar releasing enzymes, such as β-glucosidases. These cellulose treatment costs could be reduced if microbial production hosts could use short cellodextrins such as cellobiose directly as their substrates. In this study, we demonstrate production of poly(hydroxybutyrate) (PHB) in yeast <i>Saccharomyces cerevisiae</i> using cellobiose as a sole carbon source. Yeast strains expressing PHB pathway genes from <i>Cupriavidus necator</i> and cellodextrin transporter gene CDT-1 from <i>Neurospora crassa</i> were complemented either with β-glucosidase gene GH1-1 from <i>N. crassa</i> or with cellobiose phosphorylase gene cbp from <i>Ruminococcus flavefaciens</i>. These cellobiose utilization routes either with Gh1-1 or Cbp enzymes differ in energetics and dynamics. However, both routes enabled higher PHB production per consumed sugar and higher PHB accumulation % of cell dry weight (CDW) than use of glucose as a carbon source. As expected, the strains with Gh1-1 consumed cellobiose faster than the strains with Cbp, both in flask and bioreactor batch cultures. In shake flasks, higher final PHB accumulation % of CDW was reached with Cbp route (10.0 ± 0.3%) than with Gh1-1 route (8.1 ± 0.2%). However, a higher PHB accumulation was achieved in better aerated and pH-controlled bioreactors, in comparison to shake flasks, and the relative performance of strains switched. In bioreactors, notable PHB accumulation levels per CDW of 13.4 ± 0.9% and 18.5 ± 3.9% were achieved with Cbp and Gh1-1 routes, respectively. The average molecular weights of accumulated PHB were similar using both routes; approximately 500 kDa and 450 kDa for strains expressing either<i> cbp </i>or GH1-1 genes, respectively. The formation of PHB with high molecular weights, combined with efficient cellobiose conversion, demonstrates a highly potential solution for improving attractiveness of sustainable polymer production using microbial cells.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Aalto-yliopisto

Penttilä Merja Orcid -palvelun logo

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Ylinen Anna

De Ruijter Jorg C. Orcid -palvelun logo

Penttilä Merja Orcid -palvelun logo

Jouhten Paula Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

21

Numero

1

Artikkelinumero

124

Julkaisu­foorumi

63322

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Kokonaan avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Avoimen saatavuuden kirjoittajamaksu €

2445

Muut tiedot

Tieteenalat

Teollinen bioteknologia; Biokemia, solu- ja molekyylibiologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Ei

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1186/s12934-022-01845-x

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä