設計による全細胞のバイオ触媒

全細胞のバイオ触媒はユニークな利点を提供し、付加価値のある細かいおよびバルク化学物質の効率的な生合成、および薬学的に活性な成分に広く使用されています。さらに、合成生物学と代謝工学の進歩は、分子遺伝子ツールの急速な発展とともに、全細胞生物触媒のルネッサンスをもたらしました。これらの急速な進歩は、全細胞のバイオ触媒をますます合理的に設計できることを意味します。異種酵素または合成経路の遺伝子はますます微生物宿主に導入されており、合成経路または標的製品の複雑さによっては、安価な原料から付加価値化学物質の生産を可能にすることができます。既存の微生物細胞工場の最適化を目的とした代謝工学と合成生物学の取り組みは、バイオカタリストの効率を高めるために、異種経路フラックス、前駆体供給、補因子バランス、および細胞代謝の他の側面の改善に集中しています。現在のレビューでは、化学物質の効率的な生産のためにますます変更された生物の設計と最適化に適用される戦略に重点を置いて、全細胞の生体触媒の最近の開発を批判的に見ていきます。

Whole-cell biocatalysts provide unique advantages and have been widely used for the efficient biosynthesis of value-added fine and bulk chemicals, as well as pharmaceutically active ingredients. What is more, advances in synthetic biology and metabolic engineering, together with the rapid development of molecular genetic tools, have brought about a renaissance of whole-cell biocatalysis. These rapid advancements mean that whole-cell biocatalysts can increasingly be rationally designed. Genes of heterologous enzymes or synthetic pathways are increasingly being introduced into microbial hosts, and depending on the complexity of the synthetic pathway or the target products, they can enable the production of value-added chemicals from cheap feedstock. Metabolic engineering and synthetic biology efforts aimed at optimizing the existing microbial cell factories concentrate on improving heterologous pathway flux, precursor supply, and cofactor balance, as well as other aspects of cellular metabolism, to enhance the efficiency of biocatalysts. In the present review, we take a critical look at recent developments in whole-cell biocatalysis, with an emphasis on strategies applied to designing and optimizing the organisms that are increasingly modified for efficient production of chemicals.