Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56240
Title: LACTIC ACID PRODUCTION IN GENETICALLY MODIFIED Escherichia coli
Other Titles: การผลิตกรดแล็กติกในจุลินทรีย์ดัดแปลงพันธุกรรม Escherichia coli
Authors: Thagoon Yamoat
Advisors: Ruethairat Boonsombat
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Ruethairat.B@Chula.ac.th,ruethairat.b@chula.ac.th
Issue Date: 2014
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Lactic acid is an organic acid, which can be classified into 2 isomers: L (+)-lactic acid and D (-)-lactic acid. It is widely used in various industrial applications, including as a potential precursor to synthesize polylactides (PLA) for biodegradable plastic which the production of optically pure monomers is essential. Although Rhizopus oryzae is a potential candidate for L-lactic acid production due to the production of an optically pure L-isomer of lactic acid, it has some limitations such as its unsuitable morphology for fermentation in bioreactors. The aim of this research is to study lactic acid production from genetically engineered Escherichia coli with inactivated genes involved in fermentative pathways and such mutants harboring plasmid with R. oryzae ldhA gene. The strains of deactivated pta ldhA with additional knocked out pflB or adhE could not grow anaerobically. Moreover, the exogenous ldhA from R. oryzae on the plasmid could not complement the growth under this condition. The deactivated pta ldhA frdC was able to grow, but poorly, under anaerobic condition, while R. oryzae ldhA gene could restore the fermentative growth. The E. coli strain of knocked out pta ldhA frdC with plasmid containing ldhA gene from R. oryzae (AP20) verified the expression of R. oryzae ldhA gene by qRT-PCR. Nevertheless, LDH activity and growth rate were lower than those of the wild type strain. After fermented in media with 2% initial glucose, a small amount of L-lactic acid was detected, but other fermentation byproducts seemed to be reduced, except for ethanol. This could be resulted from inadequate NADH recycle, inhibition of phosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase system (PTS) for glucose consumption, or expression of eukaryotic protein in prokaryotic host.
Other Abstract: กรดแล็กติกเป็นกรดอินทรีย์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ไอโซเมอร์ คือ กรดแอล-แล็กติก และดี-แล็กติก ซึ่งกรดแล็กติกถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตต่าง ๆ มากมาย รวมไปถึงการนำแล็กติกที่บริสุทธิ์มาใช้เป็นสารตั้งต้นในการผลิตพอลิแล็กไตด์ (Polylactide: PLA) เพี่อใช้ในการผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายเองได้ (Biodegradable plastic) ถึงแม้ว่า Rhizopus oryzae จะมีศักยภาพในการผลิตกรดแอล-แล็กติกที่บริสุทธิ์แต่ยังมีข้อจำกัดบางอย่าง เช่น ลักษณะทางสัณฐานวิทยาไม่เหมาะสมต่อการหมักในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ เป้าหมายในงานวิจัยนี้จึงเป็นการศึกษาการผลิตกรดแล็กติกใน Escherichia coli ที่มีการดัดแปลงพันธุกรรมของยีนที่เกี่ยวข้องในวิถีการหมัก และใน E. coli ที่มีการแสดงออกของยีน ldhA จาก R. oryzae บนพลาสมิด จากการทดลองนี้ E. coli สายพันธุ์ที่มีการทำลายยีน pta และ ldhA หากทำลายยีน pflB หรือ adhE เพิ่ม จะไม่สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจน นอกเหนือไปจากนั้นการแสดงออกของยีน ldhA จาก R. oryzae บนพลาสมิด ไม่สามารถทำให้เจริญเติบโตได้ในสภาวะดังกล่าว ส่วนสายพันธุ์ที่มีการทำลายยีน pta ldhA frdC สามารถเจริญเติบโตได้ในสภาวะที่ไม่มีออกซิเจนแต่พบว่ามีการเจริญเติบโตน้อย แต่เมื่อมียีน ldhA จาก R. oryzae บนพลาสมิดมาแสดงออกพบว่าสามารถทำให้การเจริญเติบโตในสภาวะดังกล่าวดีขึ้น E. coli AP20 สายพันธุ์ที่มีการทำลายยีน pta ldhA frdC และมีการแสดงออกของยีน ldhA จาก R. oryzae บนพลาสมิดได้ถูกนำไปทดสอบการแสดงออกของยีนด้วยวิธี qRT-PCR แต่อย่างไรก็ตามพบว่ากิจกรรมของเอนไซม์ Lactate dehydrogenase และอัตราการเจริญเติบโตของสายพันธุ์ E. coli AP20 มีค่าน้อยกว่า E. coli สายพันธุ์ดั้งเดิม หลังจากทำการหมักในอาหารที่มีน้ำตาลกลูโคส 2 เปอร์เซ็นต์ พบการผลิตกรดแอล-แล็กติกในปริมาณที่น้อย และพบผลิตภัณฑ์อื่น ๆ มีการผลิตลดน้อยลงยกเว้นเอทานอล ทั้งนี้อาจเป็นเพราะว่าการหมุนเวียนของ NADH ไม่เพียงพอในวิถีการหมัก การใช้น้ำตาลกลูโคสถูกยับยั้งในกระบวนการ phosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase system (PTS) หรือเป็นเพราะการแสดงออกของโปรตีนจากยูแคริโอตในโพรแคริโอต
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2014
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Biotechnology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56240
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5571961623.pdf2.74 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.