Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка конкурентоспособной технологии получения L-молочной кислоты без промежуточного образования солей на основе использования рекомбинантных штаммов дрожжей.

Номер контракта: 14.579.21.0013

Руководитель: Синеокий Сергей Павлович

Должность: Исп. директор Национального биоресурсного центра Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов (БРЦ ВКПМ)

Организация: федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов Национального исследовательского центра "Курчатовский институт"
Организация докладчика: Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
молочная кислота, дрожжи, метаболическая инженерия, shizosaccharomyces pombe, l-лактатдегидрогеназа, пируватдекарбоксилаза, продукция молочной кислоты.

Цель проекта:
Разработка масштабируемого лабораторного процесса получения L- молочной кислоты на основе рекомбинантного штамма –продуцента дрожжей Shizosaccharomyces pombe с ферментацией при низких значениях рН без промежуточного образования солей молочной кислоты

Основные планируемые результаты проекта:
Промышленный рекомбинантный штамм-продуцент молочной кислоты, созданный на основе кислотоустойчивых дрожжей Schizosaccharomyces pombe путем суперэкспрессии наиболее эффективных генов L-лактатдегидрогеназ (ldh) и инактивации генов, контролирующих биосинтез побочных продуктов. Технология ферментации молочной кислоты при низких значения рН культуральной среды с использованием полученного в ходе работы штамма – продуцента, выделения и очистки целевого продукта из культуральной среды

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Результатами работы будет дрожжевой рекомбинантный штамм-продуцент, позволяющий осуществлять биосинтез L-молочной кислоты без промежуточного образования солей в ходе ферментации; лабораторный технологический регламент процесса получения молочной кислоты с использованием рекомбинантного дрожжевого штамма S. pombe. Предусматривается достижение уровня накопления молочной кислоты за 72 ч. не менее 100 г/л при конверсии глюкозы в молочную кислоту не менее 60% (г/г) и накоплении этанола (в качестве побочного продукта) не более 20 г/л.
Результаты, полученные в результате выполнения проекта, будут патентоспособны, так как включают создание и использование новых штаммов-продуцентов с уникальными технологическим свойствами.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Исследования по созданию технологий получения молочной кислоты при низких значениях рН без промежуточного образования солей являются приоритетным направлением исследований ведущих мировых биотехнологических компаний, производителей органических кислот. Использование подобной технологии позволит существенно снизить себестоимость молочной кислоты, что необходимо для масштабного использования молочной кислоты в органической химии, прежде всего, для получения биоразлагаемых полимеров на основе полилактидов и использования молочной кислоты в качестве субстрата для промышленного получения акриловой кислоты.
Создание подобных продуцентов возможно только на основе высокотехнологичных микроорганизмов, устойчивых к высоким концентрациям этих органических кислот, и разработанной методологии генетической и метаболической инженерии для этих микроорганизмов.
Одним из наиболее актуальных направлений при создании продуцентов органических кислот является использование в качестве культуры хозяина оригинальных дрожжевых штаммов S.pombe , обладающих повышенной устойчивостью к органическим кислотам и низким значениям рН ферментационной среды.
Работы, выполненные в рамках ПНИ по конструированию штамма- продуцента молочной кислоты и разработке технологии его ферментации позволят также существенно улучшить методическую базу генетической инженерии, необходимую для дальнейших работ по созданию высокоэффективных микробных продуцентов промышленно- ценных органических кислот.

Текущие результаты проекта:
В ходе конструирования рекомбинантного продуцента молочной кислоты на базе кислотоустойчивых дрожжей Shizosaccharomyces pombe разработаны генетические конструкции, позволяющие интегрировать в геном и эффективно экспрессировать гены L-лактатдегидрогеназ в клетках дрожжей S. pombe, а также инактивировать гены ферментов, участвующих в конкурентных путях утилизации пировиноградной кислоты, в частности биосинтеза этанола. Проведено клонирование и экспрессия различных гетерологичных про- и эукариотических генов L- лактатдегидрогеназ, проведена оценка их каталитической активности и уровня синтеза молочной кислоты в рекомбинантных штаммах, что позволило выбрать наиболее эффективную L- лактатдегидрогеназу для создания штамма-продуцента молочной кислоты. Были разработаны способы инактивации генов, кодирующих ферменты конкурентных путей утилизации пировиноградной кислоты, и проведена оценка результатов. Был получен рекомбинантный штамм-продуцент молочной кислоты с множественной интеграцией генов ldh в состав хромосомы и инактивированными генами пути синтеза этанола (pdc и adh), продуцирующий 100 г/л молочной кислоты и не более 20 г/л побочного продукта этанола при оптимальных условиях культивирования. Таким образом, было продемонстрировано достижение показателей продуктивности, уровня накопления молочной кислоты и уровня конверсии глюкозы в молочную кислоту, зафиксированных в техническом задании проекта. Работы, выполненные в рамках ПНИ по конструированию штамма- продуцента молочной кислоты, позволят также существенно улучшить методическую базу генетической инженерии, необходимую для дальнейших работ по созданию высокоэффективных микробных продуцентов промышленно- ценных органических кислот.