The concerns toward oil depletion and climate change have brought issues regarding alternative energy sources which were sustainable and ecofriendly. Due to the recent development of systems metabolic engineering tools, microbial hosts have been engineered for fuel productions. In this study, previously reported counter β-oxidation pathway was modified to be optimized for the aerobic production of hexanoic acid, and an oxygen non-sensitive carboxylic acid reductase (CarM), and an aldehyde-deformylating oxygenase (mcAdo) were introduced to the E. coli host for the conversion of fatty acids to corresponding short-chain alkanes. Through optimization of the counter β-oxidation pathway, engineered E. coli strain produced hexanoic acid up to 0.8 g/L through a batch fermentation for 24 hours. When the downstream pathway consisting of CarM and mcAdo was employed, the resulting strain successfully produced short-chain alkanes (16.01 g/L) consisting of n-pentane (12.6 mg/L) and n-heptane (3.44 mg/L) through an aerobic fedbatch fermentation.
석유자원 고갈과 지구 온난화로 인해 지속 가능하며 환경 친화적인 새로운 대체 에너지원 개발에 대한 관심이 대두되었다. 최근 시스템 대사공학 기술의 발전으로 미생물 대사공학을 이용한 연료 생산이 가능하게 되었다. 본 연구에서는 기존에 보고된바 있는 역 베타산화를 응용하여 호기조건에서도 카프로산 (Caproic acid) 생산이 가능하도록 최적화 하였다. 또한 산소 민감도가 없는 카르복시산 리덕테이즈 (Carboxilic acid reductase, Car)와 알데하이드 디포르밀 옥시제네이즈 (aldehyde-deformylating oxygenase, mcAdo)를 이용하여 대장균내 짧은 사슬 지방산을 알케인 (alkane)으로 전환하도록 하였다. 그 결과 역 베타산화 최적화를 적용한 대장균 쥰주의 베치 발효 (batch fermentation)를 통해 0.8 g/L 의 카프로산을 생산 할 수 있었다. 또한 하위 대사회로가 적용된 균주의 페드 베치 발효 (fed-batch fermentation)를 통하여 12.6 mg/L 의 노말 펜테인 (n-pentane)과 3.44 mg/L 의 노말 헵테인 (n-heptane) 으로 구성된 총 16.04 mg/L 의 짧은 탄소 사슬을 갖는 알케인을 생산할 수 있었다.
