Srovnání bioprodukčních schopností rekombinantních kmenů Pseudomonas putida s exogenní fosfoketolázovou dráhou při růstu na D-xylóze

Bc. Martin Sitte

Master's thesis

Comparison of bioproduction capabilities of recombinant Pseudomonas putida strains with exogenous phosphoketolase pathway during the growth on D-xylose

Abstract:

Fosfoketolázová dráha představuje alternativní metabolickou dráhu při zpracování sacharidů. Enzym fosfoketoláza svým štěpením částečně obchází neoxidativní větev pentózofosfátového cyklu a umožňuje tak efektivnější produkci acetylkoenzymu A a z něj odvozených produktů. Zavedení fosfoketolázové dráhy do mikrobiálních producentů cenných chemikálií tak může být efektivním nástrojem metabolického inženýrství. Teoretická část této práce popisuje biotechnologicky atraktivní bakterii Pseudomonas putida a představuje fosfoketolázy, jejich metabolické dráhy, a diskutuje využití fosfoketoláz pro design mikrobiálních buněčných továren. Experimentální část práce se zabývá inženýrstvím exogenní fosfoketolázové dráhy ve vybraném xylózu-utilizujícím kmeni P. putida. Efekt fosfoketolázové dráhy byl ověřen na růstu P. putida na xylóze a na produkci bakteriálních polyesterů polyhydroxyalkanoátů na tomto pentózovém cukru.

Abstract:

The phosphoketolase pathway represents an alternative metabolic pathway for carbohydrate utilisation. The action of the enzyme phosphoketolase partially bypasses the non-oxidative branch of the pentose phosphate pathway, thus allowing more efficient production of acetyl-CoA and its derived products. Therefore, the introduction of the phosphoketolase pathway into microbial producers of valuable chemicals can provide an effective tool for metabolic engineering. The theoretical part of this thesis describes the biotechnologically attractive Pseudomonas putida bacterium and introduces phosphoketolases, their metabolic pathways, and discusses the use of phosphoketolases for the design of microbial cell factories. The experimental part of the work deals with the engineering of an exogenous phosphoketolase pathway in a selected xylose-utilising P. putida strain. The effect of the phosphoketolase pathway on the metabolism of P. putida was verified by examining the organism’s growth on xylose and the production of bacterial polyesters polyhydroxyalkanoates on this pentose sugar.

Keywords

fosfoketolázová dráha, fosfoketoláza, Pseudomonas putida, polyhydroxyalkanoáty, lignocelulózové cukry, syntetická dráha, metabolické inženýrství, biotechnologie, udržitelná bioprodukce, phosphoketolase pathway, phosphoketolase, polyhydroxyalkanoates, lignocellulosic sugars, synthetic pathway, metabolic engineering, biotechnology, sustainable biomanufacturing

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2024
• Supervisor: doc. Mgr. Pavel Dvořák, Ph.D.
• Reader: Ing. RNDr. Martin Marek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Microbiology / Microbiology