酵母の中央炭素代謝を工業用イソプレノイド生産のために書き換える

科学分野:

• メタボリック・エンジニアリング
• 合成生物学
• 産業用バイオテクノロジー

背景:

• バイオベースの経済の発展には,石油由来製品の持続可能な代替手段が必要です.
• Saccharomyces cerevisiaeは以前はアルテミシン酸の生産のために設計されていたが,その本来のイソプレノイド経路は工業的な拡張性を制限している.
• ベータファルネゼン (C15H24) は,セスクイターペンの様々な産業用途がありますが,酵母における生産上の課題に直面しています.

研究 の 目的:

• 中央の炭素代謝を最適化することで,サッカロミセセレヴィゼのベータファルネセンの生成を強化する.
• アセチルコエンザイムA (アセチル-CoA) 生物合成の効率を向上させるため,イソプレノイドの主要な前駆体である.
• 産業規模での発酵に必要な収穫量,生産性,酸素の制限を克服する.

主な方法:

• 4つの非本来の代謝反応を用いて,S. cerevisiaeの中央炭素代謝を再生する.
• ATPとCO2の損失を軽減した細胞酸アセチル-CoAの生産を向上させるためのエンジニアリング.
• より効率的な生物合成のための経路のリドックスバランスを改善します.
• 工業的な発酵条件下で設計された株の性能を評価する.

主要な成果:

• 遺伝子組み換え酵母菌株は,対照菌株と比較して同じ量の砂糖から25%のベータファルネセンを生産しました.
• 改造された株は酸素を75%必要とし,発酵コストを大幅に削減しました.
• 産業用条件下では2週間強固な成長と安定したベータファルネゼン産量 (体積15%以上) が維持された.
• メタボリックリワイヤリングはATPの需要とCO2への炭素の損失を減少させました

結論:

• 酵母の中央代謝の再配線は,β-ファルネセンのようなアセチル-コア由来分子の費用対効果の高い大規模生産のための実行可能な戦略です.
• 工学的に改良された菌株は 工業用途に適した効率と生産性を示しています
• このアプローチは 価値ある化学物質の生産に 持続可能な代替手段を提供することで 石油への依存を減らすことができます