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संपूर्ण-कोशिका आधारित जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं के विकास और अनुकूलन के लिए माइक्रोबियल होस्ट के चयापचय को समझना आवश्यक है, क्योंकि यह उत्पादन दक्षता को निर्धारित करता है।यह रेडॉक्स बायोकैटलिसिस के लिए विशेष रूप से सच है जहां मेजबान में अंतर्जात सहकारक/कोसब्सट्रेट पुनर्योजी क्षमता के कारण चयापचय सक्रिय कोशिकाओं को नियोजित किया जाता है।रीकॉम्बिनेंट एस्चेरिचिया कोली का उपयोग प्रोलाइन-4-हाइड्रॉक्सिलेज (पी4एच) के अधिक उत्पादन के लिए किया गया था, जो एक डाइअॉॉक्सिनेज है जो मुक्त एल-प्रोलाइन के हाइड्रॉक्सिलेशन को ट्रांस-4-हाइड्रॉक्सी-एल-प्रोलाइन में ए-केटोग्लूटारेट (ए-केजी) के साथ कोसब्सट्रेट के रूप में उत्प्रेरित करता है।इस पूरे सेल बायोकैटलिस्ट में, केंद्रीय कार्बन चयापचय आवश्यक कोसब्सट्रेट ए-केजी प्रदान करता है, जो पी4एच बायोकैटलिटिक प्रदर्शन को सीधे कार्बन चयापचय और चयापचय गतिविधि से जोड़ता है।प्रयोगात्मक और कम्प्यूटेशनल जीव विज्ञान उपकरण, जैसे मेटाबॉलिक इंजीनियरिंग और (13) सी-मेटाबोलिक फ्लक्स विश्लेषण ((13) सी-एमएफए) दोनों को लागू करके, हमने जांच की और पूरे सेल बायोकैटेलिस्ट की शारीरिक, चयापचय और बायोएनर्जेटिक प्रतिक्रिया का मात्रात्मक वर्णन किया। लक्षित जैव रूपांतरण के लिए और आगे तर्कसंगत मार्ग इंजीनियरिंग के लिए संभावित चयापचय बाधाओं की पहचान की गई। पुटए जीन एन्कोडिंग प्रोलाइन डिहाइड्रोजनेज को हटाकर एक प्रोलाइन गिरावट-कमी वाले ई. कोली स्ट्रेन का निर्माण किया गया था।इस उत्परिवर्ती तनाव के साथ पूरे सेल बायोट्रांसफॉर्मेशन ने न केवल मात्रात्मक प्रोलाइन हाइड्रॉक्सिलेशन को जन्म दिया, बल्कि जंगली प्रकार की तुलना में विशिष्ट ट्रांस-4-एल-हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन (हाइप) गठन दर को दोगुना कर दिया।उत्परिवर्ती तनाव के केंद्रीय चयापचय के माध्यम से कार्बन प्रवाह के विश्लेषण से पता चला कि पी4एच गतिविधि के लिए बढ़ी हुई ए-केजी मांग ने ए-केजी उत्पन्न करने वाले प्रवाह को नहीं बढ़ाया है, जो अध्ययन की गई स्थितियों के तहत एक कसकर विनियमित टीसीए चक्र संचालन का संकेत देता है।जंगली प्रकार के तनाव में, P4H संश्लेषण और उत्प्रेरण के कारण बायोमास उपज में कमी आई।दिलचस्प बात यह है कि ΔputA स्ट्रेन ने TCA गतिविधि को बढ़ाने के बजाय, तुलनात्मक रूप से कम ग्लूकोज ग्रहण दर पर रखरखाव ऊर्जा की मांग को कम करके संबंधित एटीपी और NADH हानि की भरपाई की। पुनः संयोजक ई. कोली BL21(DE3)(pLysS) में पुटए नॉकआउट पाया गया। न केवल बायोट्रांसफॉर्मेशन उपज के संदर्भ में, बल्कि बायोट्रांसफॉर्मेशन और प्रोलाइन अपटेक की दरों और ऊर्जा स्रोत पर हाइप की उपज के संबंध में भी उत्पादक पी4एच कटैलिसीस के लिए आशाजनक हो।परिणामों से संकेत मिलता है कि, एक पुटए नॉकआउट पर, कोसब्सट्रेट ए-केजी के माध्यम से प्रोलाइन हाइड्रॉक्सिलेशन के लिए टीसीए-चक्र का युग्मन एक महत्वपूर्ण कारक बन जाता है और ए-केजी-निर्भर बायोट्रांसफॉर्मेशन की दक्षता में और सुधार करने का लक्ष्य बन जाता है।