輸送体、ATPおよび前駆体供給の改変によるビタミンA生産の強化

科学分野:

• 合成生物学; 代謝工学; バイオテクノロジー

背景:

• ビタミンA（レチノイド）は人間の健康に不可欠であり、医学および化粧品に応用されている。酵母細胞工場を用いたレチノイドの微生物生産は確立されているが、細胞内蓄積が収量を制限している。生産効率を向上させるためには、微生物宿主からのレチノイド分泌を強化することが重要である。

研究 の 目的:

• 内因性酵母PDR（多剤耐性）ファミリータンパク質がレチノイド流出を強化する可能性を調査する。サッカロミセス・セレビシエにおけるレチノール、レチナール、およびレチノイン酸の分泌と全体的な生産を改善する。エネルギー供給と前駆体利用可能性を最適化し、ビタミンA生合成をさらに増強する。

主な方法:

• レチノイド生産酵母株における特定のPDRファミリー遺伝子（例：PDR3、PDR10、PDR8）の過剰発現。共過剰発現戦略とレチノイド分泌および生産レベルの評価。MGM1の過剰発現とヘモグロビン（Vgb）の導入による細胞ATP供給の強化。ビタミンA収量増加のための前駆体供給経路の最適化。

主要な成果:

• PDR3、PDR10、およびSnq2pの過剰発現は、レチノールおよびレチナールの分泌を著しく増加させた。PDR8の過剰発現は、レチノイン酸の生産を著しく強化した。PDR3/PDR10の共過剰発現により、記録的なレチナール生産量が638.12 mg/Lに達した。PDR3とPDR10の相乗的な過剰発現により、レチノールの細胞外比率は96.7%に達した。ATP供給と前駆体利用可能性の強化により、炭素変換率7.62%で727.30 mg/Lのレチノール生産が達成された。

結論:

• 酵母PDRトランスポーターおよび転写因子の改変は、レチノイド分泌を強化するための効果的な戦略である。トランスポート工学とエネルギー調節および前駆体供給最適化の組み合わせは、ビタミンA生産を大幅に増強する。この統合的アプローチは、ビタミンAの効率的かつスケーラブルな微生物生産のための有望な経路を提供する。