Um grupo de pesquisa de engenharia metabólica da KAIST desenvolveu uma cepa de Corynebacterium glutamicum projetada capaz de produzir ácido glutárico de alto nível sem subprodutos da glicose. Esta nova estratégia será útil para o desenvolvimento de microrganismos modificados para a produção de base biológica de produtos químicos de valor agregado.

Ácido glutárico, também conhecido como ácido pentanodioico, é um ácido carboxílico que é amplamente utilizado para várias aplicações, incluindo a produção de poliésteres, poliamidas, poliuretanos, anidrido glutárico, 1, 5-pentanodiol, e ácido 5-hidroxivalérico. O ácido glutárico foi produzido usando vários métodos químicos à base de petróleo, contando com materiais de partida não renováveis ​​e tóxicos. Assim, várias abordagens foram adotadas para produzir ácido glutárico biologicamente a partir de recursos renováveis. Anteriormente, o desenvolvimento da primeira Escherichia coli produtora de ácido glutárico pela introdução de genes de Pseudomonas putida foi relatado por um grupo de pesquisa da KAIST, mas o título era baixo. A produção de ácido glutárico por Corynebacterium glutamicum modificada metabolicamente também foi relatada em vários estudos, mas melhorias adicionais na produção de ácido glutárico pareciam possíveis, uma vez que C. glutamicum tem a capacidade de produzir mais de 130 g / L de L-lisina.

Um grupo de pesquisa formado por Taehee Han, Gi Bae Kim, e o ilustre professor Sang Yup Lee, do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular, abordou essa questão. Seu artigo de pesquisa "Produção de ácido glutárico por engenharia metabólica de sistemas de Corynebacterium glutamicum com superprodução de L-lisina, "foi publicado online em PNAS em 16 de novembro, 2020.

Esta pesquisa relata o desenvolvimento de uma cepa de C. glutamicum modificada metabolicamente, capaz de produzir ácido glutárico com eficiência, partindo de um superprodutor de L-lisina. As seguintes novas estratégias e abordagens para alcançar a produção de ácido glutárico de alto nível foram empregadas. Primeiro, as vias metabólicas em C. glutamicum foram reconstituídas para a produção de ácido glutárico pela introdução de genes de P. putida. Então, análises multi-ômicas, incluindo genoma, transcriptoma, e fluxome foram conduzidos para entender o fenótipo da cepa superprodutora de L-lisina. Além da compreensão sistemática da cepa hospedeira, alvos de manipulação de genes foram previstos por análises ômicas e aplicados para engenharia C. glutamicum, que resultou no desenvolvimento de uma cepa projetada capaz de produzir ácido glutárico com eficiência. Além disso, o novo exportador de ácido glutárico foi descoberto pela primeira vez, que foi usado para aumentar ainda mais a produção de ácido glutárico através do aumento da excreção do produto. Por último mas não menos importante, as condições de cultura foram otimizadas para a produção de ácido glutárico de alto nível. Como resultado, a cepa final projetada foi capaz de produzir 105,3 g / L de ácido glutárico, o maior título já relatado, em 69 horas por fermentação descontínua.

O professor Sang Yup Lee disse:"É significativo que tenhamos desenvolvido um produtor de ácido glutárico altamente eficiente, capaz de produzir ácido glutárico com o título mais alto do mundo, sem quaisquer subprodutos de fontes renováveis ​​de carbono. Isso acelerará ainda mais a produção de base biológica de produtos químicos valiosos na área farmacêutica / médica / indústrias químicas. "