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Genetic optimization of the human gut bacterium Phocaeicola vulgatus for enhanced succinate production

Lück, Rebecca (2024) Genetic optimization of the human gut bacterium Phocaeicola vulgatus for enhanced succinate production. Applied Microbiology and Biotechnology, 108 (465). Springer Nature. doi: 10.1007/s00253-024-13303-2. ISSN 0175-7598.

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Kurzfassung

The demand for sustainably produced bulk chemicals is constantly rising. Succinate serves as a fundamental component in various food, chemical, and pharmaceutical products. Succinate can be produced from sustainable raw materials using microbial fermentation and enzyme-based technologies. Bacteroides and Phocaeicola species, widely distributed and preva lent gut commensals, possess enzyme sets for the metabolization of complex plant polysaccharides and synthesize succinate as a fermentative end product. This study employed novel molecular techniques to enhance succinate yields in the natural succinate producer Phocaeicola vulgatus by directing the metabolic carbon flow toward succinate formation. The deletion of the gene encoding the methylmalonyl-CoA mutase (Δmcm, bvu_0309-0310) resulted in a 95% increase in succinate production, as metabolization to propionate was effectively blocked. Furthermore, deletion of genes encoding the lactate dehydrogenase (Δldh, bvu_2499) and the pyruvate:formate lyase (Δpfl, bvu_2880) eliminated the formation of fermenta tive end products lactate and formate. By overproducing the transketolase (TKT, BVU_2318) in the triple deletion mutant, succinate production increased from 3.9 mmol/g dry weight in the wild type to 10.9 mmol/g dry weight. Overall, succinate yield increased by 180% in the new mutant strain P. vulgatus Δmcm Δldh Δpfl pG106_tkt relative to the parent strain. This approach is a proof of concept, verifying the genetic accessibility of P. vulgatus, and forms the basis for targeted genetic optimization. The increase of efficiency highlights the huge potential of P. vulgatus as a succinate producer with applications in sustainable bioproduction processes

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226803/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Genetic optimization of the human gut bacterium Phocaeicola vulgatus for enhanced succinate production
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lück, Rebeccarebecca.lueck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 September 2024
Erschienen in:Applied Microbiology and Biotechnology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:108
DOI:10.1007/s00253-024-13303-2
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Gindt, MelanieInstitute for Microbiology and Biotechnology, University of Bonn, Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lück, Rebeccarebecca.lueck (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Deppenmeier, UweInstitute for Microbiology and Biotechnology, University of Bonn, Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer Nature
Name der Reihe:APPLIED GENETICS AND MOLECULAR BIOTECHNOLOGY
ISSN:0175-7598
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Bacteroidaceae; Carbon flux; Genetic engineering; Microbiota; Sustainable bioproduction
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen
Institut für den Schutz terrestrischer Infrastrukturen > Detektionssysteme
Hinterlegt von: Lück, Rebecca
Hinterlegt am:13 Okt 2026 09:21
Letzte Änderung:13 Okt 2026 09:21

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