مواد شیمیایی 
D-Glucaric acid، یک ترکیب همه کاره که در طبیعت یافت می شود، در صنایعی مانند مواد شیمیایی، غذایی و دارویی ارزش قابل توجهی دارد. کاربردهای متنوع آن از تولید مواد شوینده زیست تخریب پذیر تا استفاده به عنوان عامل تشخیص تومور را شامل می شود. در E. coli، مهندسی متابولیک سنتز D-Glucaric acid را با معرفی آنزیم های خاص امکان پذیر کرده است. توسعه حسگرهای زیستی D-Glucaric اسید امکان غربالگری کارآمد و بهینه سازی سطوح آن را فراهم کرده است. در حالی که چالش‌ها مانند مسائل پایداری و رقابت در سلول‌ها همچنان پابرجا هستند، هدف تحقیقات در حال انجام افزایش کارایی تولید و کشف بسترهای جایگزین است. به طور کلی، پتانسیل مهندسی متابولیک و فناوری حسگر زیستی، آینده امیدوارکننده D-Glucaric acid را در زمینه های مختلف برجسته می کند.
دی گلوکاریک اسید، معروف به گلوکارات یا اسید ساکاریک، یک اسید آلداریک طبیعی است که در حیوانات و همچنین میوه‌ها و سبزیجات مختلف یافت می‌شود. این ترکیب همه کاره نقش مهمی را در صنایع مختلف مانند صنایع شیمیایی، غذایی، دارویی و درمانی ایفا می کند. D-Glucaric acid که به دلیل کاربردهای متنوع آن شناخته شده است، به دلیل پتانسیل آن در تولید مواد شوینده و پلیمرهای زیست تخریب پذیر مانند نایلون ها و پلاستیک ها، در سال 2004 توسط وزارت انرژی ایالات متحده به عنوان "مواد شیمیایی با ارزش افزوده برتر از زیست توده" تعیین شد. توانایی آن در تشکیل کمپلکس های پایدار با یون های فلزی منجر به استفاده از آن به عنوان یک عامل تصویربرداری برای تشخیص تومور، یک سورفکتانت در تصفیه فاضلاب و یک رنگ زدا در فرآیندهای تصفیه رنگ مصنوعی شده است. در زمینه پزشکی، اسید D-Glucaric برای کاهش سطح کلسترول، مهار رشد تومور، تقویت عملکرد سیستم ایمنی و کاهش خطر ابتلا به سرطان در صورت استفاده به عنوان یک افزودنی غذایی استفاده می شود. فواید و کاربردهای گسترده D-Glucaric acid بر اهمیت آن به عنوان یک ترکیب ارزشمند با پیامدهای امیدوارکننده برای صنایع مختلف و شیوه های مرتبط با سلامت تاکید می کند. 1
مسیرهای سنتز در E. coli
در E.coli، مسیرهای سنتز دی گلوکاریک اسید شامل یک سری واکنش های آنزیمی است که گلوکز را به این ترکیب ارزشمند تبدیل می کند. از طریق مهندسی متابولیک، محققان E. coli را برای تولید اسید D-Glucaric با وارد کردن آنزیم‌های خاص به سیستم باکتریایی با موفقیت دستکاری کردند. یکی از نمونه های قابل توجه کار مون و همکاران است. در سال 2009، جایی که یک سویه E. coli نوترکیب برای بیان سه آنزیم کلیدی مهندسی شد: میو-اینوزیتول-1-فسفات سنتاز، میو-اینوزیتول اکسیژناز و اورونات دهیدروژناز. این آنزیم ها با هم کار می کنند تا گلوکز را از طریق مراحل میانی شامل myo-inozitol و GlcA به D-Glucaric acid تبدیل کنند. با این حال، در طول این فرآیند با چالش هایی مانند ناپایداری میو اینوزیتول اکسیژناز و رقابت از سایر مسیرهای متابولیک در سلول برای منبع کربن مواجه شد. برای پرداختن به این مسائل، بسترهای جایگزین مانند ساکارز برای سنتز D-Glucaric اسید مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از ساکارز و آنزیم های اضافی برای تبدیل آن به گلوکز و فروکتوز، E. coli می تواند به طور موثرتری D-Glucaric اسید تولید کند و در عین حال رشد سلولی را تقویت کند. به طور کلی، بیوسنتز اسید D-Glucaric در E. coli پتانسیل مهندسی متابولیک را برای مهار سیستم های میکروبی برای تولید پایدار ترکیبات ارزشمند با کاربرد در صنایع مختلف نشان می دهد.
حسگر زیستی D-Glucaric acid
حسگرهای زیستی دی گلوکاریک اسید نقش مهمی در غربالگری کارآمد و بهینه سازی سطوح غلظت GA دارند. در پاسخ به نیاز مبرم به یک رویکرد غربالگری موثر اسید D-Glucaric، محققان بر روی توسعه پروموترهایی متمرکز شده‌اند که به GA پاسخ می‌دهند و امکان کنترل بلادرنگ ژن‌های بالادست را فراهم می‌کنند. این پروموترها، همراه با تنظیم‌کننده‌های رونویسی خود، برای اطمینان از جریان بهینه مسیر اسید D-Glucaric و تسهیل ساخت حسگرهای زیستی D-Glucaric اسید ضروری هستند. در یک پیشرفت قابل توجه توسط راجرز و همکاران در سال 2016، یک حسگر زیستی D-Glucaric acid با استفاده از فاکتور رونویسی CdaR و یک پروموتر 521 جفت باز در E. coli ایجاد شد. این نقطه عطف با ایجاد یک روش غربالگری با کارایی بالا دو سال بعد دنبال شد که با موفقیت جهش یافته های بسیار فعال MIOX را شناسایی کرد. استفاده از یک سویه E. coli حاوی سیستم حسگر زیستی GA، آن را قادر می‌سازد تا به‌عنوان «آشکارساز» اسید D-Glucaric عمل کند و رتبه‌بندی غلظت‌های GA را در یک محیط یا مخلوط واکنش تسهیل کند. در حالی که این رویکرد ممکن است تجزیه و تحلیل کمی ارائه نکند، ثابت می کند که برای مرتب سازی با توان بالا ارزشمند است و نیاز به یک روش تشخیص سریع و کارآمد GA را برطرف می کند. علاوه بر این، استفاده بالقوه از مخمرها به عنوان سلول های میزبان برای تولید اسید D-Glucaric به دلیل مقاومت بالاتر آنها در برابر سمیت اسید در مقایسه با E. coli مورد بررسی قرار گرفته است. با این حال، فقدان تنظیم‌کننده‌های رونویسی القایی با اسید D-Glucaric در پروموترهای یوکاریوتی طبیعی یک چالش را ایجاد می‌کند. یک راه حل پیشنهادی شامل پیوند فعال‌کننده‌های رونویسی پروکاریوتی به شاسی یوکاریوتی است که یک راه امیدوارکننده برای تقویت ابزارهای مهندسی متابولیک مخمر ارائه می‌کند.
