Production of PHB by Escherichia coli

Abstract

Para a comercialização de polihidroxialcanoatos (PHA), polímeros biossintéticos e biodegradáveis, têm sido feitos esforços consideráveis para reduzir os custos de produção, através do desenvolvimento de estirpes bacterianas e processos de fermentação e de recuperação mais eficientes e ainda da utilização de fontes de carbono baratas. Desde a descoberta dos genes responsáveis pela via metabólica dos PHA, muitos foram recolhidos a partir de uma vasta multiplicidade de organismos e clonados em Escherichia coli. A ampla variedade de microrganismos produtores de PHA corresponde a um vasto leque de condições intracelulares às quais as várias enzimas têm de se adaptar de modo a optimizar o processo. O presente trabalho teve como objectivo estudar a produção de polihidroxibutirato (PHB) a partir de Escherichia coli AF1000 transformada com o plasmídeo pCJY02 que contém, os genes phbA e phbB de Cupriavidus necator e o gene phaC de Pseudomonas stutzeri 1317. A quantidade máxima de PHB obtida foi de 0,917 g.L-1, o conteúdo de PHB intracelular foi de 3,65 %, a biomassa activa de 23,0 g.L-1 e a taxa de formação de produto de 0,489 g.g-1.h-1, após cultivo em fed-batch.

With the purpose of commercializing polyhydroxyalkanoates (PHA), a biosynthetic and biodegradable plastic, considerable effort is being dedicated to reduce the production costs through the development of bacterial strains, more efficient fermentation and recovery processes and the use of cheap carbon sources. Since the discovery of phb genes, many genes encoding enzymes from the PHA pathway have been cloned from different organisms to hosts like Escherichia coli. The broad variety of PHA-producing microbes represent a vast spectrum of different intracellular conditions to which the enzymes should be adapted in order to optimize the production of PHB. The present work is within this purpose and its goal was to study the polyhydroxybutyrate (PHB) production, by Escherichia coli AF1000 strain transformed with plasmid pCJY02 harboring, phbA, phbB genes from Cupriavidus necator and phaC gene from Pseudomonas stutzeri 1317, cultivated in minimal medium supplemented with glucose. The maximum amount of PHB obtained was 0.917 g.L-1, PHB content of 3.65 %, active biomass 23.0 g.L-1 and specific production rate of 0.489 g.g-1.h-1, after test in a fed-batch reactor