PII-signalprocessorproteiner är utbredda i prokaryoter och växter där de kontrollerar en mängd anabola reaktioner.Effektiv överproduktion av metaboliter kräver avkoppling av de täta cellulära kontrollkretsarna.Här visar vi att en enda punktmutation i PII-signalproteinet från cyanobakterien Synechocystis sp.PCC 6803 är tillräckligt för att låsa upp argininvägen som orsakar överackumulering av biopolymeren cyanofycin (multi-L-arginyl-poly-L-aspartat).Denna produkt är av biotekniskt intresse som en källa till aminosyror och polyasparaginsyra.Detta arbete exemplifierar ett nytt tillvägagångssätt för pathway engineering genom att designa skräddarsydda PII-signalproteiner.Här har den konstruerade Synechocystis sp.PCC6803-stam med en PII-I86N-mutation överackumulerade arginin genom konstitutiv aktivering av nyckelenzymet N-acetylglutamatkinas (NAGK). I den konstruerade stammen BW86 ökade NAGK-aktiviteten in vivo kraftigt och ledde till en mer än tio gånger högre argininhalt än i vildtypen.Som en konsekvens ackumulerade stam BW86 upp till 57 % cyanofycin per celltorrmassa under de testade förhållandena, vilket är det högsta utbytet av cyanofycin som rapporterats hittills.Stam BW86 producerade cyanofycin i ett molekylviktsområde av 25 till >100 kDa;vildtypen producerade polymeren i ett intervall av 30 till >100 kDa. Det höga utbytet och den höga molekylmassan av cyanofycin som produceras av stam BW86 tillsammans med de låga näringsbehoven hos cyanobakterier gör det till ett lovande sätt för bioteknologisk produktion av cyanofycin.Denna studie demonstrerar dessutom genomförbarheten av metabolic pathway engineering med PII-signaleringsproteinet, som förekommer i många bakterier
