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<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Joo,&#x20;Yunhye</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Sung,&#x20;Jae-Yoon</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Shin,&#x20;Sun-Mi</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;Sun&#x20;Jun</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Kyoung&#x20;Su</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Park,&#x20;Ki&#x20;Duk</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Kim,&#x20;Seong-Bo</dcvalue>
<dcvalue element="contributor" qualifier="author">Lee,&#x20;Dong-Woo</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="accessioned">2024-01-19T10:00:20Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="available">2024-01-19T10:00:20Z</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="created">2023-03-23</dcvalue>
<dcvalue element="date" qualifier="issued">2023-04</dcvalue>
<dcvalue element="identifier" qualifier="uri">https:&#x2F;&#x2F;pubs.kist.re.kr&#x2F;handle&#x2F;201004&#x2F;113878</dcvalue>
<dcvalue element="description" qualifier="abstract">Microorganisms&#x20;generate&#x20;energy&#x20;through&#x20;glycolysis,&#x20;which&#x20;might&#x20;have&#x20;preceded&#x20;a&#x20;rapid&#x20;burst&#x20;of&#x20;evolution,&#x20;including&#x20;the&#x20;evolution&#x20;of&#x20;cellular&#x20;respiration&#x20;in&#x20;the&#x20;primordial&#x20;biosphere.&#x20;However,&#x20;little&#x20;is&#x20;known&#x20;about&#x20;the&#x20;evolvability&#x20;of&#x20;cellular&#x20;sugar&#x20;preferences.&#x20;The&#x20;evolution&#x20;of&#x20;the&#x20;bacterial&#x20;phosphotransferase&#x20;system&#x20;(PTS)&#x20;linked&#x20;to&#x20;glycolysis&#x20;is&#x20;dependent&#x20;on&#x20;the&#x20;availability&#x20;of&#x20;naturally&#x20;occurring&#x20;sugars.&#x20;Although&#x20;bacteria&#x20;exhibit&#x20;sugar&#x20;specificities&#x20;based&#x20;on&#x20;carbon&#x20;catabolite&#x20;repression,&#x20;the&#x20;acquisition&#x20;and&#x20;evolvability&#x20;of&#x20;the&#x20;cellular&#x20;sugar&#x20;preference&#x20;under&#x20;conditions&#x20;that&#x20;are&#x20;suboptimal&#x20;for&#x20;growth&#x20;(e.g.,&#x20;environments&#x20;rich&#x20;in&#x20;a&#x20;rare&#x20;sugar)&#x20;are&#x20;poorly&#x20;understood.&#x20;Here,&#x20;we&#x20;generated&#x20;Escherichia&#x20;coli&#x20;mutants&#x20;via&#x20;a&#x20;retro-aldol&#x20;reaction&#x20;to&#x20;obtain&#x20;progeny&#x20;that&#x20;can&#x20;utilize&#x20;the&#x20;rare&#x20;sugar&#x20;d-tagatose.&#x20;We&#x20;detected&#x20;a&#x20;minimal&#x20;set&#x20;of&#x20;adaptive&#x20;mutations&#x20;in&#x20;the&#x20;d-fructose-specific&#x20;PTS&#x20;to&#x20;render&#x20;E.&#x20;coli&#x20;capable&#x20;of&#x20;d-tagatose&#x20;utilization.&#x20;These&#x20;E.&#x20;coli&#x20;mutant&#x20;strains&#x20;lost&#x20;the&#x20;tight&#x20;regulation&#x20;of&#x20;both&#x20;the&#x20;d-fructose&#x20;and&#x20;N-acetyl-galactosamine&#x20;PTS&#x20;following&#x20;deletions&#x20;in&#x20;the&#x20;binding&#x20;site&#x20;of&#x20;the&#x20;catabolite&#x20;repressor&#x2F;activator&#x20;protein&#x20;(Cra)&#x20;upstream&#x20;from&#x20;the&#x20;fruBKA&#x20;operon&#x20;and&#x20;in&#x20;the&#x20;agaR&#x20;gene,&#x20;encoding&#x20;the&#x20;N-acetylgalactosamine&#x20;(GalNAc)&#x20;repressor,&#x20;respectively.&#x20;Acquired&#x20;d-tagatose&#x20;catabolic&#x20;pathways&#x20;then&#x20;underwent&#x20;fine-tuned&#x20;adaptation&#x20;via&#x20;an&#x20;additional&#x20;mutation&#x20;in&#x20;1-phosphofructose&#x20;kinase&#x20;to&#x20;adjust&#x20;metabolic&#x20;fluxes.&#x20;We&#x20;determined&#x20;the&#x20;evolutionary&#x20;trajectory&#x20;at&#x20;the&#x20;molecular&#x20;level,&#x20;providing&#x20;insights&#x20;into&#x20;the&#x20;mechanism&#x20;by&#x20;which&#x20;enteric&#x20;bacteria&#x20;evolved&#x20;a&#x20;substrate&#x20;preference&#x20;for&#x20;the&#x20;rare&#x20;sugar&#x20;d-tagatose.&#x20;Furthermore,&#x20;the&#x20;engineered&#x20;E.&#x20;coli&#x20;mutant&#x20;strain&#x20;could&#x20;serve&#x20;as&#x20;an&#x20;in&#x20;vivo&#x20;high-throughput&#x20;screening&#x20;platform&#x20;for&#x20;engineering&#x20;non-phosphosugar&#x20;isomerases&#x20;to&#x20;produce&#x20;rare&#x20;sugars.IMPORTANCE&#x20;Microorganisms&#x20;generate&#x20;energy&#x20;through&#x20;glycolysis,&#x20;which&#x20;might&#x20;have&#x20;preceded&#x20;a&#x20;rapid&#x20;burst&#x20;of&#x20;evolution,&#x20;including&#x20;the&#x20;evolution&#x20;of&#x20;cellular&#x20;respiration&#x20;in&#x20;the&#x20;primordial&#x20;biosphere.&#x20;However,&#x20;little&#x20;is&#x20;known&#x20;about&#x20;the&#x20;evolvability&#x20;of&#x20;cellular&#x20;sugar&#x20;preferences.&#x20;Here,&#x20;we&#x20;generated&#x20;Escherichia&#x20;coli&#x20;mutants&#x20;via&#x20;a&#x20;retro-aldol&#x20;reaction&#x20;to&#x20;obtain&#x20;progeny&#x20;that&#x20;can&#x20;utilize&#x20;the&#x20;rare&#x20;sugar&#x20;d-tagatose.&#x20;Consequently,&#x20;we&#x20;identified&#x20;mutational&#x20;hot&#x20;spots&#x20;and&#x20;determined&#x20;the&#x20;evolutionary&#x20;trajectory&#x20;at&#x20;the&#x20;molecular&#x20;level.&#x20;This&#x20;provided&#x20;insights&#x20;into&#x20;the&#x20;mechanism&#x20;by&#x20;which&#x20;enteric&#x20;bacteria&#x20;evolved&#x20;substrate&#x20;preferences&#x20;for&#x20;various&#x20;sugars,&#x20;accounting&#x20;for&#x20;the&#x20;widespread&#x20;occurrence&#x20;of&#x20;these&#x20;taxa.&#x20;Furthermore,&#x20;the&#x20;adaptive&#x20;laboratory&#x20;evolution-induced&#x20;cellular&#x20;chassis&#x20;could&#x20;serve&#x20;as&#x20;an&#x20;in&#x20;vivo&#x20;high-throughput&#x20;screening&#x20;platform&#x20;for&#x20;engineering&#x20;tailor-made&#x20;non-phosphorylated&#x20;sugar&#x20;isomerases&#x20;to&#x20;produce&#x20;low-calorigenic&#x20;rare&#x20;sugars&#x20;showing&#x20;antidiabetic,&#x20;antihyperglycemic,&#x20;and&#x20;antitumor&#x20;activities.</dcvalue>
<dcvalue element="language" qualifier="none">English</dcvalue>
<dcvalue element="publisher" qualifier="none">American&#x20;Society&#x20;for&#x20;Microbiology</dcvalue>
<dcvalue element="title" qualifier="none">A&#x20;Retro-Aldol&#x20;Reaction&#x20;Prompted&#x20;the&#x20;Evolvability&#x20;of&#x20;a&#x20;Phosphotransferase&#x20;System&#x20;for&#x20;the&#x20;Utilization&#x20;of&#x20;a&#x20;Rare&#x20;Sugar</dcvalue>
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<dcvalue element="identifier" qualifier="bibliographicCitation">Microbiology&#x20;spectrum,&#x20;v.11,&#x20;no.2</dcvalue>
<dcvalue element="citation" qualifier="title">Microbiology&#x20;spectrum</dcvalue>
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<dcvalue element="relation" qualifier="journalResearchArea">Microbiology</dcvalue>
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