Non-ribosomal peptides (NRPs) and polyketides (PKs) are among the most important microbial metabolites used in a wide range of industries including pharmaceuticals, polymers, and natural dyes. Unfortunately, most of natural producers of NRPs and PKs are uncultivable or cannot be genetically manipulated, hindering the overproduction of target products. Correspondingly, the use of surrogate hosts with fast growth and genetically accessible has attracted increasing attention for NRPs and PKs production. On the other hand, Corynebacterium glutamicum has recently been receiving much attention as the next-generation microbial cell factory for the production of various high-value chemicals. However, there are only few studies have been conducted to explore the competence of C. glutamicum as a heterologous host for production of natural products, particularly NRPs and PKs. In this study, we reported the development of C. glutamicum as a platform bacterial strain for the enhanced production of indigoidine (NRP), 6-methylsalicylicacid (type 1 PK), premithramycinone and 8-demethoxy-steffimycin D (type II PK), and flaviolin (type III PK) by employing systems metabolic engineering strategies. Our works revealed the potential of C. glutamicum as a robust heterologous host and these could be a stepping stone towards the high-level bioproduction of NRPs and PKs.
비리보솜 펩타이드 (Non-ribosomal peptide, NRP)와 폴리케타이드 (Polyketide, PK)는 의약품, 고분자, 천연 염료 등의 광범위한 산업에서 사용되는 가장 중요한 미생물 대사 산물이다. 이러한 중요성에도 불구하고, NRP 및 PK의 대량 생산에는 큰 어려움이 있다. 자연에서 NRP 및 PK를 생성하는 미생물의 대부분은 배양 및 유전적인 조작이 불가능하기 때문이다. 이에 따라 성장 속도가 빠르고 유전적인 조작이 가능한 대체 미생물을 사용한 NRP 및 PK 생산이 주목받고 있으며, 특히 Corynebacterium glutamicum은 다양한 고부가 화학물질 생산을 위한 차세대 미생물로 최근 많은 주목을 받고 있다. 그러나 천연물, 특히 NRP 및 PK의 생산을 위한 heterologous host로서 C. glutamicum의 가능성에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다. 본 연구진은 이 연구에서 인디고이딘 (NRP), 6-메틸살리실산 (Type 1 PK), 프레미트라마이시논 및 8-디메톡시-스테피마이신-D (Type 2 PK), 플라비올린 (Type 3 PK)의 생산 향상을 위한 플랫폼 박테리아 균주로서 C. glutamicum에 시스템 대사 공학적 전략을 적용하여 표적 물질 생산을 향상시킬 수 있음을 보였다. 본 연구는 강력한 heterologous host로서 C. glutamicum의 잠재력을 보여주었으며, NRP및 PK의 생물학적 대량 생산을 위한 디딤돌이 될 수 있다.
