Herstellung von biobasiertem Ethylbenzol durch Kaskaden‐Biokatalyse mit einer speziell entwickelten Photodecarboxylase

Abstract

AbstractDie Herstellung von chemischen Grundstoffen wie Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol (BTEX) aus erneuerbaren Ressourcen ist der Schlüssel zu einer nachhaltigen Gesellschaft. Die Biokatalyse ermöglicht die Ein‐Topf‐Mehrschritt‐Transformation von Bioressourcen unter milden Bedingungen, ist jedoch oft auf Biochemikalien beschränkt. Wir haben eine nicht‐natürliche Drei‐Enzym‐Kaskade für die Ein‐Topf‐Umwandlung von biobasiertem l‐Phenylalanin in Ethylbenzol entwickelt. Die geschwindigkeitsbestimmende Photodecarboxylase als Schlüsselenzym wurde einem strukturbasierten semi‐rationalem Engineering unterzogen und es wurde eine Dreifachmutante CvFAP(Y466T/P460A/G462I) mit einer 6.3‐fach höheren Produktivität erhalten. Mit dieser verbesserten Photodecarboxylase wurde ein optimiertes sequentielles E. coli Zwei‐Zellsystem‐Verfahren zur Umwandlung von l‐Phenylalanin in Ethylbenzol mit 82 % Umsatz entwickelt. Die Kaskadenreaktion wurde in die Fermentation integriert, um eine Ein‐Topf‐Bioproduktion von Ethylbenzol aus biobasiertem Glycerin zu erreichen. Dies zeigt das Potenzial der Kaskaden‐Biokatalyse in Kombination mit einem Enzym‐Engineering für die Produktion von biobasierten chemischen Grundstoffen auf.