Clostridium acetobutylicum ATCC 824エンジニアリング株によるイソプロパノール、ブタノール、エタノール、2,3-ブタンジオールの同時生産

イソプロパノールは、現在石油から生成されている広く使用されている市販のアルコールを表しています。自然界では、イソプロパノールは、イソプロパノールブタノールエタノール（IBE）発酵中にブタノールとエタノールと同時に、ベイジェリンキークロストリジウムのいくつかの株によって排泄されます。イソプロパノール産生を増加させるために、C。beijerinckiinrrl b593（ADH）からの二次アルコールデヒドロゲナーゼ酵素をコードする遺伝子が、アセトンのイソプロパノールへの還元を触媒し、アセトン、ブタノールおよびエタノール（ABE） - プロダイクキング菌株C-Prodycuncibucingibucingingibucingibucingibucingibucinging to ristrainにクローン化されました。。ATCC 824のイソプロパノール産生レベルを増加させるために、ADH遺伝子に加えて、アセトアセテートデカルボキシラーゼ（ADC）の相同遺伝子、および/またはアセト酸/ブチレート：COAトランスフェラーゼサブユニットAおよびB（CTFAおよびCTFB）を構築し、野生型株に導入しました。CTFAとCTFB遺伝子の過剰発現の組み合わせにより、溶媒産生が強化されました。非PH対照バッチ培養では、ADH、CTFA、CTFB、およびADC遺伝子を過剰発現する形質転換体によって排出された総溶媒は24.4 g/L IBE（8.8 g/Lイソプロパノールを含む）でしたが、コントロール株は空のプラスミドを産生しました。わずか20.2 g/l ABE（7.6 g/Lアセトンを含む）。ADC遺伝子の過剰発現は、IBE産生に限られた影響を及ぼしました。興味深いことに、ADH遺伝子を持つすべての形質転換体は、アセトイン（マイナーな発酵産物）を2,3-ブタンジオールに変換し、溶媒産生クロストリジウムの幅広い代謝汎用性を強調しました。

Isopropanol represents a widely-used commercial alcohol which is currently produced from petroleum. In nature, isopropanol is excreted by some strains of Clostridium beijerinckii, simultaneously with butanol and ethanol during the isopropanol butanol ethanol (IBE) fermentation. In order to increase isopropanol production, the gene encoding the secondary-alcohol dehydrogenase enzyme from C. beijerinckii NRRL B593 (adh) which catalyzes the reduction of acetone to isopropanol, was cloned into the acetone, butanol and ethanol (ABE)-producing strain C. acetobutylicum ATCC 824. The transformants showed high capacity for conversion of acetone into isopropanol (> 95%). To increase isopropanol production levels in ATCC 824, polycistronic transcription units containing, in addition to the adh gene, homologous genes of the acetoacetate decarboxylase (adc), and/or the acetoacetyl-CoA:acetate/butyrate:CoA transferase subunits A and B (ctfA and ctfB) were constructed and introduced into the wild-type strain. Combined overexpression of the ctfA and ctfB genes resulted in enhanced solvent production. In non-pH-controlled batch cultures, the total solvents excreted by the transformant overexpressing the adh, ctfA, ctfB and adc genes were 24.4 g/L IBE (including 8.8 g/L isopropanol), while the control strain harbouring an empty plasmid produced only 20.2 g/L ABE (including 7.6 g/L acetone). The overexpression of the adc gene had limited effect on IBE production. Interestingly, all transformants with the adh gene converted acetoin (a minor fermentation product) into 2,3-butanediol, highlighting the wide metabolic versatility of solvent-producing Clostridia.