Mejorar la biosíntesis de astaxantina en levaduras sintéticas a través de la ingeniería metabólica combinada y la...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ingeniería metabólica
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• La astaxantina es un cetocarotenoide de alto valor con potentes propiedades antioxidantes y un potencial industrial significativo.
• La biosíntesis microbiana en la levadura de ingeniería ofrece una vía de producción sostenible para la astaxantina.
• La optimización de la producción de astaxantina en la levadura sintética es crucial para la viabilidad industrial.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco de optimización de estrategias múltiples para mejorar la biosíntesis de astaxantina en levaduras sintéticas.
• Lograr mejoras significativas en el rendimiento de astaxantina a través de ingeniería metabólica sistemática y evolución del genoma.
• Identificar los mecanismos moleculares subyacentes a la producción mejorada de astaxantina.

Principales métodos:

• Construido una vía de novo de astaxantina en la cepa de levadura sintética 2369R.
• Enzimas heterólogas examinadas (CrtZ, CrtW) y vías metabólicas optimizadas (MVA, metabolismo lipídico).
• Diversificación a escala del genoma utilizando SCRaMbLE y cribado de alto rendimiento para aislar cepas de élite.

Principales resultados:

• Se logró una producción de astaxantina inicial de 0,11 mg/L, aumentando a 6,85 mg/L en la cepa de élite YgM97.
• Se identificaron variantes enzimáticas óptimas y mejoras metabólicas, resultando en un aumento de 61,27 veces en el título de astaxantina.
• Los análisis transcriptómicos y genómicos aclararon los mecanismos para mejorar el rendimiento.

Conclusiones:

• El estudio demuestra una poderosa sinergia entre la ingeniería metabólica racional y la evolución aleatoria del genoma para la biosíntesis de compuestos microbianos.
• El marco desarrollado proporciona un nuevo paradigma para la producción de alto rendimiento de compuestos valiosos como la astaxantina.
• La cepa de levadura de ingeniería ofrece una plataforma sostenible y eficiente para la producción industrial de astaxantina.