综合优化和CYP的空间改造,以控制产品配置文件
Jiazeng Yang1, Yuguang Liu2, Dacai Zhong2
1Shenzhen Key Laboratory for the Intelligent Microbial Manufacturing of Medicines, Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen, 518055, China; CAS Key Laboratory of Quantitative Engineering Biology, Shenzhen Institute of Synthetic Biology, Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen, 518055, China; Center for Synthetic Biochemistry, Shenzhen Institute of Synthetic Biology, Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, 518055, China.
这项研究优化了P450单氧化酶 (CYPs) 和减少酶 (CPRs) 来产生酸 (QA),这是药品的关键化合物. 工程网络实现了高产量,展示了复杂分子合成的强大框架.
科学领域:
- 生物催化剂和合成化学
- 代谢工程是代谢工程.
- 酵素工程是什么? 酶工程是什么
背景情况:
- 激活惰性基质对于合成复杂分子至关重要,但在自然和合成系统中仍然是一个重大挑战.
- 细胞染色体P450单氧化酶 (CYPs) 和它们的伴侣还原酶 (CPRs) 是氧化反应的重要酶,但它们在功能网络中有效组装是困难的.
研究的目的:
- 开发一种组合优化框架,用于组合CYP-CPR对,以创建特定的产品配置文件.
- 设计一个生物合成网络,用于生产酸 (QA),一种有价值的制药前体.
- 通过改造细胞机械来增强QA的生产,特别是内质网膜 (ER) 尺寸和酶局部化.
主要方法:
- 使用组合方法创建和选110个CYP-CPR对.
- 代选配对库以建立一个高效的CYP网络,催化六个氧化反应.
- 在ER上重建了内质网膜 (ER) 尺寸和空间控制的CYP配置,以优化产品标称.
- 发酵是为了达到目标化合物的高位而使用的.
主要成果:
- 建立了一个工程 CYP 网络的框架,能够在化学支架上催化六种氧化反应.
- 在47种潜在产品中,对目标化合物酸 (QA) 实现了86%的特异性.
- 通过重塑ER大小和CYP空间配置来优化细胞架构,显著改善目标产品标位.
- 发酵产生了2.23g/L的最终QA标位.
结论:
- 开发的组合优化和工程框架使CYP-CPR网络能够高效组装,用于针对性合成复杂分子.
- 工程细胞系统,包括ER重塑和酶局部化,是增强像QA这样有价值化合物的生产的有效策略.
- 这项工作为生产酸提供了一个强大的平台,酸是许多药物相关的氨酸的关键氨酸骨干.
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