2-Phenylethanol (2- PE) is an aromatic alcohol with wide applications, but there is still no efficient microbial cell factory for 2-PE based on Escherichia coli. In this study, we constructed a metabolically engineered E. coli capable of de novo synthesis of 2-PE from glucose. Firstly, the heterologous styrene-derived and Ehrlich pathways were individually constructed in an L-Phe producer. The results showed that the Ehrlich pathway was better suited to the host than the styrene-derived pathway, resulting in a higher 2-PE titer of approximately 0.76 ± 0.02 g/L after 72 h of shake flask fermentation. Furthermore, the phenylacetic acid synthase encoded by feaB was deleted to decrease the consumption of 2-phenylacetaldehyde, and the 2-PE titer increased to 1.75 ± 0.08 g/L. As phosphoenolpyruvate (PEP) is an important precursor for L-Phe synthesis, both the crr and pykF genes were knocked out, leading to a about 35 % increase of the 2-PE titer, which reached 2.36 ± 0.06 g/L. Finally, a plasmid-free engineered strain was constructed based on the Ehrlich pathway by integrating multiple ARO10 cassettes (encoding phenylpyruvate decarboxylases) and overexpressing the yjgB gene. The engineered strain produced 2.28 ± 0.20 g/L of 2-PE with a yield of 0.076 g/g glucose and productivity of 0.048 g/L/h. To our best knowledge, this is the highest titer and productivity ever reported for the de novo synthesis of 2-PE in E. coli. In a 5-L fermenter, the 2-PE titer reached 2.15 g/L after 32 h of fermentation, suggesting that the strain has the potential to efficiently produce higher 2-PE titers following further fermentation optimization.

中文翻译：

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代谢工程大肠杆菌从葡萄糖从头合成 2-苯乙醇

2-苯乙醇（2-PE）是一种应用广泛的芳香醇，但目前还没有高效的基于大肠杆菌的2-PE微生物细胞工厂。在这项研究中，我们构建了一种能够从葡萄糖中从头合成 2-PE 的代谢工程大肠杆菌。首先，在 L-Phe 生产者中单独构建异源苯乙烯衍生途径和 Ehrlich 途径。结果表明，Ehrlich 途径比苯乙烯衍生途径更适合宿主，从而在摇瓶发酵 72 小时后产生更高的 2-PE 滴度，约为 0.76 ± 0.02 g/L。此外，删除了 feaB 编码的苯乙酸合酶以减少 2-苯乙醛的消耗，2-PE 滴度增加到 1.75 ± 0.08 g/L。由于磷酸烯醇丙酮酸 (PEP) 是 L-Phe 合成的重要前体，crr 和 pykF 基因均被敲除，导致 2-PE 滴度增加约 35%，达到 2.36 ± 0.06 g/L。最后，通过整合多个 ARO10 盒（编码苯丙酮酸脱羧酶）并过表达 yjgB 基因，基于 Ehrlich 途径构建了无质粒工程菌株。工程菌株产生 2.28 ± 0.20 g/L 的 2-PE，产量为 0.076 g/g 葡萄糖，生产率为 0.048 g/L/h。据我们所知，这是有史以来在大肠杆菌中从头合成 2-PE 的最高滴度和生产率。在 5 L 发酵罐中，发酵 32 小时后 2-PE 效价达到 2.15 g/L，表明该菌株在进一步发酵优化后有可能有效产生更高的 2-PE 效价。导致 2-PE 滴度增加约 35%，达到 2.36 ± 0.06 g/L。最后，通过整合多个 ARO10 盒（编码苯丙酮酸脱羧酶）并过表达 yjgB 基因，基于 Ehrlich 途径构建了无质粒工程菌株。工程菌株产生 2.28 ± 0.20 g/L 的 2-PE，产量为 0.076 g/g 葡萄糖，生产率为 0.048 g/L/h。据我们所知，这是有史以来在大肠杆菌中从头合成 2-PE 的最高滴度和生产率。在 5 L 发酵罐中，发酵 32 小时后 2-PE 效价达到 2.15 g/L，表明该菌株在进一步发酵优化后有可能有效产生更高的 2-PE 效价。导致 2-PE 滴度增加约 35%，达到 2.36 ± 0.06 g/L。最后，通过整合多个 ARO10 盒（编码苯丙酮酸脱羧酶）并过表达 yjgB 基因，基于 Ehrlich 途径构建了无质粒工程菌株。工程菌株产生 2.28 ± 0.20 g/L 的 2-PE，产量为 0.076 g/g 葡萄糖，生产率为 0.048 g/L/h。据我们所知，这是有史以来在大肠杆菌中从头合成 2-PE 的最高滴度和生产率。在 5 L 发酵罐中，发酵 32 小时后 2-PE 效价达到 2.15 g/L，表明该菌株在进一步发酵优化后有可能有效产生更高的 2-PE 效价。基于Ehrlich途径，通过整合多个ARO10盒（编码苯丙酮酸脱羧酶）并过表达yjgB基因，构建了无质粒工程菌株。工程菌株产生 2.28 ± 0.20 g/L 的 2-PE，产量为 0.076 g/g 葡萄糖，生产率为 0.048 g/L/h。据我们所知，这是有史以来在大肠杆菌中从头合成 2-PE 的最高滴度和生产率。在 5 L 发酵罐中，发酵 32 小时后 2-PE 效价达到 2.15 g/L，表明该菌株在进一步发酵优化后有可能有效产生更高的 2-PE 效价。基于Ehrlich途径，通过整合多个ARO10盒（编码苯丙酮酸脱羧酶）并过表达yjgB基因，构建了无质粒工程菌株。工程菌株产生 2.28 ± 0.20 g/L 的 2-PE，产量为 0.076 g/g 葡萄糖，生产率为 0.048 g/L/h。据我们所知，这是有史以来在大肠杆菌中从头合成 2-PE 的最高滴度和生产率。在 5 L 发酵罐中，发酵 32 小时后 2-PE 效价达到 2.15 g/L，表明该菌株在进一步发酵优化后有可能有效产生更高的 2-PE 效价。20 g/L 的 2-PE，产量为 0.076 g/g 葡萄糖，生产率为 0.048 g/L/h。据我们所知，这是有史以来在大肠杆菌中从头合成 2-PE 的最高滴度和生产率。在 5 L 发酵罐中，发酵 32 小时后 2-PE 效价达到 2.15 g/L，表明该菌株在进一步发酵优化后有可能有效产生更高的 2-PE 效价。20 g/L 的 2-PE，产量为 0.076 g/g 葡萄糖，生产率为 0.048 g/L/h。据我们所知，这是有史以来在大肠杆菌中从头合成 2-PE 的最高滴度和生产率。在 5 L 发酵罐中，发酵 32 小时后 2-PE 效价达到 2.15 g/L，表明该菌株在进一步发酵优化后有可能有效产生更高的 2-PE 效价。