Автоматизированный конвейер «Проектирование–Конструирование–Тестирование–Обучение» для повышения эффективности микробного производства тонких химических продуктов

Микробное производство тонких химических продуктов представляет собой перспективное биоустойчивое производственное решение, которое уже привело к успешному получению расширяющегося спектра природных продуктов и высокоценных химических соединений. Однако развитие производства до промышленного уровня сдерживается значительными затратами ресурсов. В настоящей работе представлен интегрированный конвейер «Проектирование–Конструирование–Тестирование–Обучение» (Design–Build–Test–Learn, DBTL) для выявления и оптимизации биосинтетических путей, изначально разработанный как универсальный для различных соединений и полностью автоматизированный. Сначала конвейер применили для получения флавоноида (2S)-пиноцембрина в Escherichia coli, продемонстрировав быстрое итеративное выполнение циклов DBTL с автоматизацией на каждом этапе. В данном случае применение двух циклов DBTL позволило успешно создать путь биосинтеза, эффективность которого была повышена в 500 раз; достигнутый титр составил до 88 мг л−1. Дальнейшее применение конвейера для оптимизации пути биосинтеза алкалоидов демонстрирует, как он может способствовать быстрой оптимизации микробных штаммов для производства любого представляющего интерес химического соединения.