undefined

Engineering of Saccharomyces cerevisiae for enhanced metabolic robustness and L-lactic acid production from lignocellulosic biomass

Julkaisuvuosi

2024

Tekijät

Choi, Bohyun; Tafur Rangel, Albert; Kerkhoven, Eduard J.; Nygård, Yvonne

Tiivistelmä

<p>Metabolic engineering for high productivity and increased robustness is needed to enable sustainable biomanufacturing of lactic acid from lignocellulosic biomass. Lactic acid is an important commodity chemical used for instance as a monomer for production of polylactic acid, a biodegradable polymer. Here, rational and model-based optimization was used to engineer a diploid, xylose fermenting Saccharomyces cerevisiae strain to produce L-lactic acid. The metabolic flux was steered towards lactic acid through the introduction of multiple lactate dehydrogenase encoding genes while deleting ERF2, GPD1, and CYB2. A production of 93 g/L of lactic acid with a yield of 0.84 g/g was achieved using xylose as the carbon source. To increase xylose utilization and reduce acetic acid synthesis, PHO13 and ALD6 were also deleted from the strain. Finally, CDC19 encoding a pyruvate kinase was overexpressed, resulting in a yield of 0.75 g lactic acid/g sugars consumed, when the substrate used was a synthetic lignocellulosic hydrolysate medium, containing hexoses, pentoses and inhibitors such as acetate and furfural. Notably, modeling also provided leads for understanding the influence of oxygen in lactic acid production. High lactic acid production from xylose, at oxygen-limitation could be explained by a reduced flux through the oxidative phosphorylation pathway. On the contrast, higher oxygen levels were beneficial for lactic acid production with the synthetic hydrolysate medium, likely as higher ATP concentrations are needed for tolerating the inhibitors therein. The work highlights the potential of S. cerevisiae for industrial production of lactic acid from lignocellulosic biomass.</p>
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

84

Sivut

23-33

Julkaisu­foorumi

63262

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Ei

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia

Avainsanat

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

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.ymben.2024.05.003

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä