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Increasing metabolic engineering efficiency using a conditionally quiescent fission yeast mutant

Projektbeschreibung

Erforschung von Hefemutationen zur Revolution des Metabolic Engineering

Metabolic Engineering birgt viel Potenzial zur Produktion von kritischen und wertvollen Stoffen im Industriemaßstab. Auf aktuellen mikrobiellen Plattformen zum Metabolic Engineering werden verbrauchte Nährstoffe jedoch hauptsächlich auf Populationswachstum ausgerichtet und nicht die chemische Produktion, sodass die Effizienz und Produktion insgesamt sinken. Diese Herausforderung wird im EU-finanzierten Projekt QuiescentFactory angegangen, indem eine vielversprechende Mutation von Spalthefe erforscht und in ein neues Chassis und eine Plattform zum Metabolic Engineering umgewandelt wird. Die Mutation wächst bei 26 °C, tritt jedoch bei 36 °C in einen Ruhezustand ein, bei dem die Stoffwechselaktivität erhalten bleibt. So können die Metabolitenproduktion optimiert und aktuelle Einschränkungen überwunden werden.

Ziel

The proposed project aims to solve a major challenge in metabolic engineering. In microbial metabolic engineering platforms, consumed nutrients are primarily invested into population growth instead of the production of chemicals of interest. Our team is studying a temperature-sensitive mutant of fission yeast (Schizosaccharomyces pombe), which grows normally at 26°C, but enters quiescence at 36°C, while at the same time maintaining its metabolic activity. Such an engineering platform could represent the holy grail of the metabolic engineering field - a chassis strain that can stop growing but keeps producing metabolites. Application of such pseudo-quiescent strain would be useful to both industrial and academic players. To develop this mutant into a new metabolic engineering chassis, I will first design a molecular cloning toolkit to perform metabolic engineering in S. pombe, which will enable construction and expression of complex biosynthetic pathways. Second, I will characterize the phenotype of the pseudoquiescent S. pombe mutant using a multi-omics approach. I will generate knowledge about mRNA, protein, metabolite and flux dynamics to delineate a genome-scale metabolic model of the chassis under pseudo-quiescence. Then, I will assess the ability of the S. pombe mutant to overproduce 3 different high-value compounds (kavain via phenylalanine, theophylline via purine and artemisinin precursor via mevalonate). Finally, I intend to reproduce the pseudo-quiescent mutant phenotype in other commonly used yeast species (Saccharomyces cerevisiae and Yarrowia lipolytica). In the short term, this research will deliver a new type of a metabolic engineering chassis for the production of complex chemicals to the metabolic engineering community. In the long term, it will contribute to the development of metabolic engineering as a competitive alternative of total synthesis of chemicals, leading to greener and renewable chemical industry.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-WIDERA-2022-TALENTS-04

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Koordinator

USTAV ORGANICKE CHEMIE A BIOCHEMIE, AV CR, V.V.I.
Netto-EU-Beitrag
€ 166 278,72
Adresse
FLEMINGOVO NAM. 542/2
166 10 PRAHA 6
Tschechien
Region
Česko Praha Hlavní město Praha
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
Keine Daten

Partner (2)