When cultured at high cell densities cyanobacteria shade each other, giving each cell access to less light. This shading causes a decreased energy (ATP) and reductant (NAD(P)H) production, yielding lower carbon dioxide fixation rates and an abating metabolism. Growth arrest through repression of essential genes has been proposed as a work-around of this shading prob-lem but the issue of a decreased metabolic activity persists. Here, we investigated the causes of the abating metabolism of growth arrested cells. We discovered that NADPH is accumulating in butanol-producing growth arrested cells, causing a state of over-reduction. Adding a modified lactate dehydrogenase to more rapidly consume NADPH partly alleviates the clogged metabolism, albeit not enough to keep metabolic activity steady. Among the targets investigated, citrate synthase (GltA) is the most effective at arresting growth and diverting carbon flux to product formation. The gltA repression increased specific CO2 fixation for 6 days and increased specific lactate productivity 6-fold, resulting in final L-lactate titers of 500 mg/L. The maximum achieved carbon partitioning was 94%. / Vid höga celldensiteter skuggar cyanobakterier varandra, vilket skapar en förminskad produktion av energi och reduktion-smedel. Detta gör i sin tur att koldioxidkonsumptionen avtar och metabolismen saktar ned. Undertryckning av essentiella gener för att stoppa tillväxten av celler har provats som lösning på detta problem, men problemet med avtagande metabolisk aktivitet består. I denna studie undersökte vi orsakerna bakom den avtagande metabolismen. Vi fann att NADPH acku-muleras i butanolproducerande tillväxtstoppade celler, vilket skapar överreducerade celler. Introduktion av ett modifierat laktatdehydrogenas för att snabbare konsumera NADPH lindrade de metaboliska problemen, men var inte tillräckligt för att hålla den metaboliska aktiviteten stadig. Bland de prövade generna var citratsyntas (GltA) mest effektiv för stannande av tillväxt och omdirigering av kolflödet till L-laktat. Undertryckandet av gltA ökade den specifika koldioxidkonsumptionen un-der 6 dagar samt ökade den specifika lakatatproduktiviteten 6-dubbelt, vilket resulterade i en slutgiltig L-laktat titer på 500 mg/L. Den maximala kol-fördelningen till produkt var 94 %.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-238655 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Ljungqvist, Emil |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0018 seconds