Tools and strategies of systems metabolic engineering for the development of microbial cell factories for chemical production

Chemical Society Reviews

Volumn 49, Issue 14, 2020, Pages 4615-4636

  Ko, Yoo Sung ^a   Kim, Je Woong ^a   Lee, Jong An ^a   Han, Taehee ^a   Kim, Gi Bae ^a   Park, Jeong Eum ^a   Lee, Sang Yup ^a  

^a Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)   (South Korea)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CELL ENGINEERING; CHEMICAL CONTAMINATION; CHEMICALS; GENE EXPRESSION; METABOLISM; NATURAL POLYMERS; SUSTAINABLE DEVELOPMENT; SYNTHETIC BIOLOGY;

BULK AND FINE CHEMICALS; CHEMICAL PRODUCTION; ENVIRONMENTAL ISSUES; EVOLUTIONARY ENGINEERING; GENOMIC ENGINEERINGS; MICROBIAL CELL FACTORIES; SUSTAINABLE PRODUCTION; SYSTEMS METABOLIC ENGINEERINGS;

METABOLIC ENGINEERING;

BIOFUEL; BIOLOGICAL PRODUCT;

BACTERIUM; BIOTECHNOLOGY; CHEMISTRY; CYTOLOGY; METABOLIC ENGINEERING; METABOLISM;

BACTERIA; BIOFUELS; BIOLOGICAL PRODUCTS; BIOTECHNOLOGY; METABOLIC ENGINEERING;

EID: 85088496319     PISSN: 03060012     EISSN: 14604744     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/d0cs00155d     Document Type: Review

References (50)

1. G. Stephanopoulos, A. A. Aristidou and J. H. Nielsen, Metabolic Engineering: Principles and Methodologies, Academic Press, San Diego, 1998
2. J. Nielsen J. D. Keasling Cell 2016 164 1185 1197
3. S. Y. Lee H. U. Kim Nat. Biotechnol. 2015 33 1061 1072
4. S. Y. Lee H. U. Kim T. U. Chae J. S. Cho J. W. Kim J. H. Shin D. I. Kim Y.-S. Ko W. D. Jang Y.-S. Jang Nat. Catal. 2019 2 942 944
5. J. H. Ahn Y. S. Jang S. Y. Lee Curr. Opin. Biotechnol. 2016 42 54 66
6. C. E. Nakamura G. M. Whited Curr. Opin. Biotechnol. 2003 14 454 459
7. S. Y. Choi M. N. Rhie H. T. Kim J. C. Joo I. J. Cho J. Son S. Y. Jo Y. J. Sohn K. A. Baritugo J. Pyo Y. Lee S. Y. Lee S. J. Park Metab. Eng. 2019 58 47 81
8. S. Y. Park D. Yang S. H. Ha S. Y. Lee Adv. Biosyst. 2018 2 1700190
9. H. T. Kim K.-A. Baritugo Y. H. Oh S. M. Hyun T. U. Khang K. H. Kang S. H. Jung B. K. Song K. Park I.-K. Kim M. O. Lee Y. Kam Y. T. Hwang S. J. Park J. C. Joo ACS Sustainable Chem. Eng. 2018 6 5296 5305
10. H. M. Kim T. U. Chae S. Y. Choi W. J. Kim S. Y. Lee Nat. Chem. Biol. 2019 15 721 729
11. S. Y. Park R. M. Binkley W. J. Kim M. H. Lee S. Y. Lee Metab. Eng. 2018 49 105 115
12. C. J. Paddon P. J. Westfall D. J. Pitera K. Benjamin K. Fisher D. McPhee M. D. Leavell A. Tai A. Main D. Eng D. R. Polichuk K. H. Teoh D. W. Reed T. Treynor J. Lenihan M. Fleck S. Bajad G. Dang D. Dengrove D. Diola G. Dorin K. W. Ellens S. Fickes J. Galazzo S. P. Gaucher T. Geistlinger R. Henry M. Hepp T. Horning T. Iqbal H. Jiang L. Kizer B. Lieu D. Melis N. Moss R. Regentin S. Secrest H. Tsuruta R. Vazquez L. F. Westblade L. Xu M. Yu Y. Zhang L. Zhao J. Lievense P. S. Covello J. D. Keasling K. K. Reiling N. S. Renninger J. D. Newman Nature 2013 496 528 532
13. S. Galanie K. Thodey I. J. Trenchard M. Filsinger Interrante C. D. Smolke Science 2015 349 1095 1100
14. X. X. Xia Z. G. Qian C. S. Ki Y. H. Park D. L. Kaplan S. Y. Lee Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010 107 14059 14063
15. J. Zhang E. Kao G. Wang E. E. K. Baidoo M. Chen J. D. Keasling Metab. Eng. Commun. 2016 3 1 7
16. T. U. Chae Y. S. Ko K. S. Hwang S. Y. Lee Metab. Eng. 2017 41 82 91
17. M. A. Islam N. Hadadi M. Ataman V. Hatzimanikatis G. Stephanopoulos Metab. Eng. 2017 41 173 181
18. H. Yim R. Haselbeck W. Niu C. Pujol-Baxley A. Burgard J. Boldt J. Khandurina J. D. Trawick R. E. Osterhout R. Stephen J. Estadilla S. Teisan H. B. Schreyer S. Andrae T. H. Yang S. Y. Lee M. J. Burk S. Van Dien Nat. Chem. Biol. 2011 7 445 452
19. S. Kim S. N. Lindner S. Aslan O. Yishai S. Wenk K. Schann A. Bar-Even Nat. Chem. Biol. 2020 16 538 545
20. T. E. Sandberg M. J. Salazar L. L. Weng B. O. Palsson A. M. Feist Metab. Eng. 2019 56 1 16
21. D. Choe J. H. Lee M. Yoo S. Hwang B. H. Sung S. Cho B. Palsson S. C. Kim B. K. Cho Nat. Commun. 2019 10 935
22. T. Yu Y. J. Zhou M. Huang Q. Liu R. Pereira F. David J. Nielsen Cell 2018 174 1549 1558
23. H. Mundhada J. M. Seoane K. Schneider A. Koza H. B. Christensen T. Klein P. V. Phaneuf M. Herrgard A. M. Feist A. T. Nielsen Metab. Eng. 2017 39 141 150
24. M. C. Bassalo R. Liu R. T. Gill Curr. Opin. Biotechnol. 2016 39 126 133
25. F. Wang X. Lv W. Xie P. Zhou Y. Zhu Z. Yao C. Yang X. Yang L. Ye H. Yu Metab. Eng. 2017 39 257 266
26. H. S. Chu Y. S. Kim C. M. Lee J. H. Lee W. S. Jung J. H. Ahn S. H. Song I. S. Choi K. M. Cho Biotechnol. Bioeng. 2015 112 356 364
27. T. C. Williams I. S. Pretorius I. T. Paulsen Trends Biotechnol. 2016 34 371 381
28. N. E. Lewis H. Nagarajan B. O. Palsson Nat. Rev. Microbiol. 2012 10 291 305
29. I. Thiele B. O. Palsson Nat. Protoc. 2010 5 93 121
30. S. N. Mendoza B. G. Olivier D. Molenaar B. Teusink Genome Biol. 2019 20 158
31. D. Segre D. Vitkup G. M. Church Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002 99 15112 15117
32. H. Alper Y. S. Jin J. F. Moxley G. Stephanopoulos Metab. Eng. 2005 7 155 164
33. A. P. Burgard P. Pharkya C. D. Maranas Biotechnol. Bioeng. 2003 84 647 657
34. E. J. O'Brien J. A. Lerman R. L. Chang D. R. Hyduke B. O. Palsson Mol. Syst. Biol. 2013 9 693
35. J. R. Karr J. C. Sanghvi D. N. Macklin M. V. Gutschow J. M. Jacobs B. Bolival, Jr. N. Assad-Garcia J. I. Glass M. W. Covert Cell 2012 150 389 401
36. T. H. Segall-Shapiro E. D. Sontag C. A. Voigt Nat. Biotechnol. 2018 36 352 358
37. M. Jeschek D. Gerngross S. Panke Nat. Commun. 2016 7 11163
38. T. Obata Curr. Opin. Biotechnol. 2019 64 55 61
39. D. Na S. M. Yoo H. Chung H. Park J. H. Park S. Y. Lee Nat. Biotechnol. 2013 31 170 174
40. T. Si Y. Luo Z. Bao H. Zhao ACS Synth. Biol. 2015 4 283 291
41. J. Chappell M. K. Takahashi J. B. Lucks Nat. Chem. Biol. 2015 11 214 220
42. Y. G. Kim J. Cha S. Chandrasegaran Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996 93 1156 1160
43. M. Christian T. Cermak E. L. Doyle C. Schmidt F. Zhang A. Hummel A. J. Bogdanove D. F. Voytas Genetics 2010 186 757 761
44. G. J. Knott J. A. Doudna Science 2018 361 866 869
45. J. Ni G. Zhang L. Qin J. Li C. Li Synth. Syst. Biotechnol. 2019 4 79 85
46. J. Lian M. HamediRad S. Hu H. Zhao Nat. Commun. 2017 8 1688
47. Y. Tong C. M. Whitford H. L. Robertsen K. Blin T. S. Jorgensen A. K. Klitgaard T. Gren X. Jiang T. Weber S. Y. Lee Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2019 116 20366 20375
48. A. V. Anzalone P. B. Randolph J. R. Davis A. A. Sousa L. W. Koblan J. M. Levy P. J. Chen C. Wilson G. A. Newby A. Raguram D. R. Liu Nature 2019 576 149 157
49. S. B. Kan R. D. Lewis K. Chen F. H. Arnold Science 2016 354 1048 1051
50. C. W. Song J. M. Park S. C. Chung S. Y. Lee H. Song J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2019 46 1583 1601