Ingeniería metabólica y de proteínas multiplexada para la sobreproducción de D-limoneno en Saccharomyces cerevisiae

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ingeniería Metabólica
• Biología Sintética

Sus antecedentes:

• El d-limoneno es un monoterpeno monocíclico con amplias aplicaciones en biopesticidas, aditivos alimentarios y productos farmacéuticos.
• Las plataformas de producción microbiana existentes para el d-limoneno enfrentan limitaciones debido a enzimas ineficientes y vías metabólicas subóptimas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una plataforma de Saccharomyces cerevisiae de alta producción para la biosíntesis de d-limoneno a través de la ingeniería metabólica y de enzimas integrada.
• Superar la ineficiencia catalítica de las d-limoneno sintasas utilizadas anteriormente.

Principales métodos:

• Cribado de una d-limoneno sintasa (LS) más eficiente de Citrus limon (ClLS).
• Estrategias de ingeniería metabólica que incluyen la optimización del flujo de precursores, la regulación a la baja de la vía del escualeno y la modificación de genes fuera de la vía.
• Ingeniería de proteínas semirracional de CltLS y coensamblaje con variantes de ERG20 utilizando un andamio de proteínas.

Principales resultados:

• Se logró un título de d-limoneno de 888.27 mg/L a través de la ingeniería metabólica.
• Se mejoró la producción en 0.84 veces utilizando una mutante de ingeniería de proteínas semirracional (CltLS^H520F/Q471K).
• Se alcanzaron 2080.47 mg/L en fermentación en matraz agitado y se escaló a 5.96 g/L en un biorreactor de 5 L.

Conclusiones:

• Se estableció una plataforma robusta y escalable de Saccharomyces cerevisiae para la producción industrial de d-limoneno.
• Se demostró la efectividad de integrar la ingeniería metabólica y de enzimas para mejorar la biosíntesis de monoterpenos.
• Se proporcionó un marco versátil para la biosíntesis de otros monoterpenos valiosos.