Przejdź do zawartości
Merck
  • Systems analysis of methylerythritol-phosphate pathway flux in E. coli: insights into the role of oxidative stress and the validity of lycopene as an isoprenoid reporter metabolite.

Systems analysis of methylerythritol-phosphate pathway flux in E. coli: insights into the role of oxidative stress and the validity of lycopene as an isoprenoid reporter metabolite.

Microbial cell factories (2015-11-28)
Mareike Bongers, Panagiotis K Chrysanthopoulos, James B Y H Behrendorff, Mark P Hodson, Claudia E Vickers, Lars K Nielsen
ABSTRAKT

High-throughput screening methods assume that the output measured is representative of changes in metabolic flux toward the desired product and is not affected by secondary phenotypes. However, metabolic engineering can result in unintended phenotypes that may go unnoticed in initial screening. The red pigment lycopene, a carotenoid with antioxidant properties, has been used as a reporter of isoprenoid pathway flux in metabolic engineering for over a decade. Lycopene production is known to vary between wild-type Escherichia coli hosts, but the reasons behind this variation have never been fully elucidated. In an examination of six E. coli strains we observed that strains also differ in their capacity for increased lycopene production in response to metabolic engineering. A combination of genetic complementation, quantitative SWATH proteomics, and biochemical analysis in closely-related strains was used to examine the mechanistic reasons for variation in lycopene accumulation. This study revealed that rpoS, a gene previously identified in lycopene production association studies, exerts its effect on lycopene accumulation not through modulation of pathway flux, but through alteration of cellular oxidative status. Specifically, absence of rpoS results in increased accumulation of reactive oxygen species during late log and stationary phases. This change in cellular redox has no effect on isoprenoid pathway flux, despite the presence of oxygen-sensitive iron-sulphur cluster enzymes and the heavy redox requirements of the methylerythritol phosphate pathway. Instead, decreased cellular lycopene in the ΔrpoS strain is caused by degradation of lycopene in the presence of excess reactive oxygen species. Our results demonstrate that lycopene is not a reliable indicator of isoprenoid pathway flux in the presence of oxidative stress, and suggest that caution should be exercised when using lycopene as a screening tool in genome-wide metabolic engineering studies. More extensive use of systems biology for strain analysis will help elucidate such unpredictable side-effects in metabolic engineering projects.

MATERIAŁY
Numer produktu
Marka
Opis produktu

Sigma-Aldrich
Bicinchoninic acid disodium salt hydrate, ≥98% (HPLC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Dihydrorhodamine 123, ≥95%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ampicillin, meets USP testing specifications
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Menadione sodium bisulfite, ≥95% (TLC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Isopentenyl pyrophosphate triammonium salt solution, 1 mg/mL in methanol (:aqueous 10 mM NH4OH (7:3)), ≥95% (TLC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
IPTG, ≥99% (TLC), ≤0.1% Dioxane
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Farnesyl pyrophosphate ammonium salt, methanol:ammonia solution, ≥95% (TLC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Ampicillin, anhydrous, 96.0-102.0% (anhydrous basis)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside, ≥99% (TLC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Tributylamine, puriss. plus, ≥99.5% (GC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Acetonitrile, electronic grade, 99.999% trace metals basis
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Formic acid, reagent grade, ≥95%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Acetonitrile, ReagentPlus®, 99%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Formic acid, ACS reagent, ≥88%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Formic acid, ≥95%, FCC, FG
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Acetonitrile, anhydrous, 99.8%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Isopropyl β-D-thiogalactopyranoside solution, ReadyMade IPTG solution for Blue-white screening
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Formic acid, ACS reagent, ≥96%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Acetonitrile, biotech. grade, ≥99.93%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Acetonitrile, ACS reagent, ≥99.5%
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Acetonitrile, suitable for DNA synthesis, ≥99.9% (GC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
Sigma-Aldrich
Tributylamine, puriss. p.a., ≥99.0% (GC)
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.
SAFC
Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside
Informacje o cenach i dostępności nie są obecnie dostępne.