Harnessing phosphonate antibiotics argolaphos biosynthesis enables a synthetic biology-based green synthesis of glyphosate.
Nat Commun · 2022 · 13:1736 · PMID 35365617 · 등급6 세포·모델 모델링연구 · 물질과 작용기전 > 화학·물성
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글리포세이트는 전 세계적으로 연간 생산량이 백만 톤을 초과하는 광범위하게 사용되는 제초제이다. 현재 상업화된 글리포세이트의 생산 공정은 일반적으로 제조상의 위험 요소와 유독 폐기물과 관련되어 있다. 최근 많은 국가들이 글리포세이트 제조에 대한 환경 감시 및 법 집행을 강화하고 있다. 따라서 글리포세이트의 녹색 공급원이 요구된다. 본 연구에서는 강력한 항생제인 아르고라포스(argolaphos) 생합성의 중간체 중 하나인 아미노메틸포스포네이트(AMP) 생산에 필요한 유전자들을 특성화하였다. 우리는 합성생물학 전략을 적용하여 스트렙토마이세스 리비단스(Streptomyces lividans)에서 AMP 생산을 개선하였으며, 그 결과 발효 역가는 52 mg L⁻¹로 기존 균주 대비 500배 향상되었다. 나아가, 우리는 AMP를 글리포세이트로 전환하는 효율적이고 실용적인 화학 공정을 개발하였다. 본 연구 결과는 글리포세이트 생산에 있어 녹색성을 추구하는 대안을 제시한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is a widely used herbicide with an annual production of more than one million tons globally. Current commercialized production processes of glyphosate are generally associated with manufacturing hazards and toxic wastes. Recently, many countries have strengthened environmental supervision and law enforcement on glyphosate manufacturing. Therefore, a green source of glyphosate is required. Here, we characterize the genes required for producing aminomethylphosphonate (AMP), one of the intermediates in the biosynthesis of the potent antibiotics argolaphos. We apply a synthetic biology strategy to improve AMP production in Streptomyces lividans, with fermentation titers of 52 mg L-1, a 500-fold improvement over the original strain. Furthermore, we develop an efficient and practical chemical process for converting AMP to glyphosate. Our findings highlight one greenness-driven alternative in the production of glyphosate.| 저자 | Chu, L.; Luo, X.; Zhu, T.; Cao, Y.; Zhang, L.; Deng, Z.; Gao, J. |
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| 저널 | Nature communications |
| 권·호·쪽 | 13(1), 1736 |
| PMID | 35365617 |
| DOI | 10.1038/s41467-022-29188-6 |
| MeSH | Anti-Bacterial Agents; Glycine; Organophosphonates; Synthetic Biology; Glyphosate |