Generation of Escherichia coli strain aimed at improving mixed sugar uptake by adaptive laboratory evolution

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15372
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 27040:Biofunction and bioprocess engineering-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Wada Keisuke 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (70828300)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 大腸菌 / 実験室進化 / 代謝工学 / グルコース / キシロース

Outline of Final Research Achievements

In this study, I aimed to generate a strain of Escherichia coli with strengthened the uptake rates for mixed sugars such glucose and xylose contained in saccharified solution of woody biomass through the adaptive laboratory evolution. First, an enable efficient screening system for a strain with strengthened the mixed sugars uptake rates was constructed. Through the analyses of gene expression level of the E. coli MG1655 strain in the LB, M9-glucose, and M9-xylose medium, groups of genes showing inducible expression in the presence of glucose and xylose were extracted. Next, the promoter sequences of those genes were estimated by promoter estimation tools, and the candidates showing particularly remarkable inducibility were found. Furthermore, a plasmid for the adaptive laboratory evolution incorporating the glucose- and xylose-inducible promoters was constructed.

Free Research Field

代謝工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微生物による物質生産において、糖などの原料の取込速度は目的化合物の生産速度の上限を規定する。本研究を通して創出を目指している混合糖の取込能力強化株は、物質生産能力の最大ポテンシャルの向上した株として、あらゆる目的化合物の生産宿主として有用だと考えられる。また、本研究において構築している実験室進化システムは、増殖速度と直結していない微生物の能力を強化の対象にできなかった従来の手法とは異なり、任意の微生物の能力を強化の対象にできるため、目的に合わせた汎用性の高い実験室進化システムとしての利用が期待できる。