グルコース摂食のフィードバック制御を使用して、大腸菌培養物の酢酸蓄積を回避する

大腸菌の栽培における酢酸蓄積を回避する自動化されたグルコース給餌戦略について説明します。私たちは以前に、溶解酸素センサーを使用してオーバーフロー代謝を検出および回避することをプロービング技術がどのように可能にしているかを説明しました。この記事では、これらのアイデアは、有酸素状態が維持されることを保証するセーフティネットで拡張されています。ひずみ固有の情報は不要であり、必要なセンサーのみが標準溶解酸素プローブのみであるため、この方法は一般的に適用可能です。また、オーバーフロー代謝と酸素移動による制限に関して可能な飼料速度が最も高くなり、バイオリアクターの生産性が最大化されます。この戦略は、3つの異なる実験室規模のプラットフォームに実装され、異なる動作条件下でのFRBバッチ栽培は、3つの組換え株、大腸菌K-12 UL635、大腸菌BL21（DE3）、および大腸菌K-12で実行されました。UL634。抗フォームからの乱れと組換えタンパク質産生の誘導にもかかわらず、この方法は酢酸とグルコースの濃度が低下しました。ひずみと動作条件とは無関係に好ましい栽培条件を取得する能力は、特に最初の試みで良い結果を得ることが重要な状況で、提示された戦略を有用なツールにします。

An automated glucose feeding strategy that avoids acetate accumulation in cultivations of Escherichia coli is discussed. We have previously described how a probing technique makes it possible to detect and avoid overflow metabolism using a dissolved oxygen sensor. In this article these ideas are extended with a safety net that guarantees that aerobic conditions are maintained. The method is generally applicable, as no strain-specific information is needed and the only sensor required is a standard dissolved oxygen probe. It also gives the highest feed rate possible with respect to limitations from overflow metabolism and oxygen transfer, thus maximizing bioreactor productivity. The strategy was implemented on three different laboratory-scale platforms and fed-batch cultivations under different operating conditions were performed with three recombinant strains, E. coli K-12 UL635, E. coli BL21(DE3), and E. coli K-12 UL634. In spite of disturbances from antifoam and induction of recombinant protein production, the method reproducibly gave low concentrations of acetate and glucose. The ability to obtain favorable cultivation conditions independently of strain and operating conditions makes the presented strategy a useful tool, especially in situations where it is important to get good results on the first attempt.