並列ボトルネック・デボトルネック化の進化とプロモーター再プログラムによるエピスタシス耐性ピノシルビン生合成

科学分野:

• 代謝工学
• 合成生物学
• 生体触媒

背景:

• 酵素間のエピスタシス相互作用は、代謝経路工学における主要な課題である。
• 複雑な生合成経路の設計は、予測不能な遺伝子間相互作用によってしばしば妨げられる。

研究 の 目的:

• 複雑な生合成経路におけるエピスタシス障壁を克服するための一般化可能な戦略を開発すること。
• 進化および遺伝子工学アプローチを統合することにより、微生物ピノシルビン生合成を工学すること。

主な方法:

• ピノシルビン生合成酵素の進化軌跡をマッピングした。
• 並列酵素進化のための転写因子ベースのバイオセンサーを開発した。
• 組み合わせ分析と標的プロモーター再プログラムを実装した。

主要な成果:

• 代謝フラックスに影響を与える一般的な遺伝子間エピスタシスを特定した。
• プロモーター再プログラムによる転写フラックスの再均衡化により、経路協調を回復した。
• バッチ培養発酵で931.04 mg/Lのピノシルビンを達成し、以前のシステムを上回った。

結論:

• ランドスケープ誘導進化、バイオセンサー選択、モジュラー発現制御を組み合わせたスケーラブルな戦略を確立した。
• 複雑な生合成設計におけるエピスタシス障壁を克服するための一般化可能なアプローチを実証した。
• 工学された株は、宿主の変更なしに高いピノシルビン力価を達成した。