通过CRISPR引导的甲基化对帕克利塔塞尔生物合成中辅助途径的有针对性的控制

科学领域:

• 代谢工程是代谢工程.
• 植物生物技术 植物生物技术
• 自然产品生物合成 自然产品生物合成

背景情况:

• 植物细胞培养越来越多地用于生物制造高价值化合物,如治疗性蛋白质和营养药品.
• 工程工作往往专注于核心生物合成途径,忽视了支持前体供应至关重要的代谢途径.
• 烯胺路径对于生产各种植物天然产品至关重要,包括帕克利塔克塞尔 (Taxol).

研究的目的:

• 为了研究通过烯胺路径控制流量对*Taxus chinensis*细胞培养中的帕克利塔塞尔生物合成的影响.
• 评估CRISPR引导的DNA甲基化和化学抑制剂作为植物细胞系统中代谢工程的工具.
• 通过操纵前体路径来增强关键抗癌药物帕克利塔塞尔的产生.

主要方法:

• 利用CRISPR引导的DNA甲基转移酶 (NtDRM) 来降低氨氨酸氨基酶 (PAL) 表达,这是氨酸生物合成的第一步.
• 使用化学抑制剂 (piperonylic 酸和咖啡酸) 来阻断由肉酸4-基酶 (C4H) 和4-coumaroyl-CoA结合酶 (4CL) 催化下游阶段.
• 结合基因和化学抑制策略与外源前体养 (氨酸) 调节代谢流量.

主要成果:

• 通过CRISPR引导的PAL的淘汰导致了帕克利塔克塞尔积累的25倍显著增加.
• 化学抑制剂和 fenilalanine 的协同应用导致了帕克利塔塞尔生物合成的 3.5 倍增加.
• 观察到总黄和的显著减少,以及PAL活动和表达的干扰,表明通路的共同调节.

结论:

• 控制支持路径中的代谢流量对于优化天然产品生物合成至关重要.
• 以CRISPR为指导的DNA甲基化是一种强大而有效的方法,用于植物细胞培养中的代谢工程.
• 这项研究提出了一个强大的策略,用于重新连接植物细胞系统,以有效地生产有价值的化合物.