UGT85A1グリコシル化の指向性進化によるフェニルエタノイド配糖体生産の強化

科学分野:

• バイオテクノロジー
• 代謝工学
• 酵素工学

背景:

• 配糖体は、食品および医薬品として大きな可能性を秘めた重要な植物化合物です。
• サリドロシドのような配糖体の天然存在量が少ないため、大規模生産が困難になっています。
• 微生物生合成は、効率的なグリコシルトランスフェラーゼに依存する持続可能な代替手段を提供します。

研究 の 目的:

• フェニルエタノイド配糖体の微生物生産を強化するための高効率グリコシルトランスフェラーゼのエンジニアリング。
• 高価値植物代謝産物の生合成のための堅牢なプラットフォームの開発。

主な方法:

• 反復飽和変異誘発（ISM）を使用してUGT85A1酵素をエンジニアリングしました。
• 高活性変異体DHG（G114D/F217H/C128G）を同定および特性評価しました。
• 分子動力学シミュレーションを使用して、酵素活性増強の構造的基盤を分析しました。
• DHGをチロソールおよびヒドロキシチロソール生産用にエンジニアリングされた酵母株に発現させました。

主要な成果:

• 改良された変異体DHGは、野生型UGT85A1と比較して触媒効率が23.6倍向上しました。
• 分子動力学シミュレーションにより、DHGにおける基質結合の安定化と触媒幾何学的構造の最適化が明らかになりました。
• DHGにより、改良された酵母でサリドロシドを2.70 g/L、ヒドロキシサリドロシドを1.63 g/L生産できるようになりました。
• これらの力価は、振盪フラスコ条件下でのサッカロミセス・セレビシエにおけるこれらの化合物の最も高い報告値です。

結論:

• UGT85A1のような植物グリコシルトランスフェラーゼのエンジニアリングは、微生物配糖体生産を大幅に強化できます。
• 変異体DHGは、サリドロシドおよびヒドロキシサリドロシド生合成のための高効率バイオ触媒を提供します。
• 本研究は、酵母代謝エンジニアリングを通じた価値ある配糖体の持続可能な生産のためのスケーラブルなプラットフォームを確立します。