Clostridium beijerinckii G117と組換え亜種の共培養による好気性アセトン - ブタノール - イソプロパノール（ABI）発酵1A1

二次アルコールデヒドロゲナーゼ（CPSADH）を発現する設計されたB. subtilis 1A1株（BSADH2）は、有酸素状態でC. beijerinckii G117と共培養されました。グルコースの発酵中、B。subtilisbsadh2は培地で酸素を完全に枯渇させ、成長するための義務的な嫌気性であるC. beijerinckii G117の嫌気性環境を作成しました。一方、B。subtilisbsadh2によって生成された乳酸は、C。beijerinckiiG117によって再結合されました。その見返りに、C。beijerinckiiG117によって産生されたアセトンは、cpsadhを発現することにより、B。subtilisbsadh2によってイソプロパノールに還元されました。2つの株、1.7 g/Lのアセトン、4.8 g/Lのブタノール、および0.9 g/Lのイソプロパノール（イソプロパノール/アセトン比0.53）の2つの株で構成される共生系では、60 g/から生成されました。グルコースのL。この共生システムは、酸素が培養に供給されたときにも機能しましたが、イソプロパノールは少なくなりましたが（0.9 g/Lのアセトン、4.9 g/Lのブタノール、0.2 g/Lのイソプロパノール）。イソプロパノールの力価は、B。subtilisbsadh2の接種サイズを増加させ、他のプロセスパラメーターを最適化したときに大幅に2.5 g/Lに増加しました。バチルスクロストリジウムの共培養により、元のアセトン - ブタノール（AB）発酵から好気性アセトン - ブタノール - イソプロパノール（ABI）発酵は、クロストリジウムの遺伝子工学なしでは簡単に達成できます。組換えバチルスをクロストリジウムと共培養に使用するこの戦略は、他の付加価値化学物質の生産のための従来のアセトン - ブタノール - エタノール発酵を修飾するのに潜在的に有用なはずです。

An engineered B. subtilis 1A1 strain (BsADH2) expressing a secondary alcohol dehydrogenase (CpSADH) was co-cultured with C. beijerinckii G117 under an aerobic condition. During the fermentation on glucose, B. subtilis BsADH2 depleted oxygen in culture media completely and created an anaerobic environment for C. beijerinckii G117, an obligate anaerobe, to grow. Meanwhile, lactate produced by B. subtilis BsADH2 was re-assimilated by C. beijerinckii G117. In return, acetone produced by C. beijerinckii G117 was reduced into isopropanol by B. subtilis BsADH2 via expressing the CpSADH, which helped maintain the redox balance of the engineered B. subtilis. In the symbiotic system consisting of two strains, 1.7 ​g/L of acetone, 4.8 ​g/L of butanol, and 0.9 ​g/L of isopropanol (with an isopropanol/acetone ratio of 0.53) was produced from 60 ​g/L of glucose. This symbiotic system also worked when oxygen was supplied to the culture, although less isopropanol was produced (0.9 ​g/L of acetone, 4.9 ​g/L of butanol, and 0.2 ​g/L of isopropanol). The isopropanol titer was increased substantially to 2.5 ​g/L when we increased the inoculum size of B. subtilis BsADH2 and optimized other process parameters. With the Bacillus-Clostridium co-culture, switching from the original acetone-butanol (AB) fermentation to an aerobic acetone-butanol-isopropanol (ABI) fermentation can be easily achieved without genetic engineering of Clostridium. This strategy of employing a recombinant Bacillus to co-culture with Clostridium should be potentially useful to modify traditional acetone-butanol-ethanol fermentation for the production of other value-added chemicals.