Evolución dirigida potencia la glicosilación de UGT85A1 para mejorar la producción de glucósidos de feniletanoides

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ingeniería Metabólica
• Ingeniería de Enzimas

Sus antecedentes:

• Los glicósidos son compuestos vegetales vitales con un potencial significativo en alimentos y productos farmacéuticos.
• La baja abundancia natural de glicósidos como el salidrósido dificulta la producción a gran escala.
• La biosíntesis microbiana presenta una alternativa sostenible, supeditada a glicosiltransferasas eficientes.

Objetivo del estudio:

• Diseñar una glicosiltransferasa altamente eficiente para mejorar la producción microbiana de glucósidos de feniletanoides.
• Desarrollar una plataforma robusta para la biosíntesis de metabolitos vegetales de alto valor.

Principales métodos:

• Se empleó mutagénesis por saturación iterativa (ISM) para modificar la enzima UGT85A1.
• Se identificó y caracterizó el mutante DHG de alta actividad (G114D/F217H/C128G).
• Se utilizaron simulaciones de dinámica molecular para analizar la base estructural de la actividad enzimática mejorada.
• DHG se expresó en cepas de levadura modificadas para la producción de tirosol e hidroxitirosol.

Principales resultados:

• El mutante DHG modificado exhibió un aumento de 23.6 veces en la eficiencia catalítica en comparación con la UGT85A1 de tipo salvaje.
• La dinámica molecular reveló una unión estabilizada del sustrato y una geometría catalítica optimizada en DHG.
• DHG permitió la producción de salidrósido a 2.70 g/L e hidroxysalidrósido a 1.63 g/L en levadura modificada.
• Estos títulos representan los más altos reportados para estos compuestos en Saccharomyces cerevisiae en condiciones de cultivo en frasco agitado.

Conclusiones:

• La modificación de glicosiltransferasas vegetales, como UGT85A1, puede mejorar significativamente la producción microbiana de glicósidos.
• El mutante DHG proporciona un biocatalizador altamente eficiente para la biosíntesis de salidrósido e hidroxysalidrósido.
• Este estudio establece una plataforma escalable para la producción sostenible de glicósidos valiosos a través de la ingeniería metabólica de levaduras.