通过多重工程酵母对mogroside V进行de novo生物合成
Guanyi Qu1, Yunfei Song2, Xianhao Xu3
1Key Laboratory of Carbohydrate Chemistry and Biotechnology, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi, 214122, China; Science Center for Future Foods, Jiangnan University, Wuxi, 214122, China; Food Laboratory of Zhongyuan, Jiangnan University, Wuxi, 214122, China.
Metabolic engineering
|January 9, 2025
概括
这项研究首次在酵母中实现了天然甜味剂Mogroside V (MG-V) 的新生生物合成. 代谢工程策略显著促进了MG-V的生产,为植物提取提供了一个可持续的替代方案.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 代谢工程是代谢工程.
- 合成生物学 合成生物学
背景情况:
- 高糖摄入量是一个全球性健康问题,与各种疾病有关.
- 天然甜味剂Mogroside V (MG-V) 显示出治疗潜力,但由于丰度低和提取效率低,面临供应挑战.
- 开发MG-V的可持续生产方法对于其更广泛的应用至关重要.
研究的目的:
- 在工程化Saccharomyces cerevisiae中建立Mogroside V (MG-V) 的第一个de novo生物合成途径.
- 通过先进的代谢工程策略,显著提高MG-V的生产量.
- 为了克服酶功能和蛋白质表达的挑战,以有效地合成三二酸盐氨酸.
主要方法:
- 引入两种甘氨基转移酶到一个工程 mogrol 生产酵母菌株,用于 de novo MG-V 合成.
- 代谢工程策略:前体增强,竞争性途径抑制和MG-V降解预防.
- 脂质滴滴 (LD) 分隔和内质网膜扩张以解决酶空间分离和蛋白质折叠压力.
- 使用 ty1 转子来增加 LD 向融合蛋白 (AtCPR2-CYP87D18) 的副本,以提高 CYP450 催化效率.
主要成果:
- 通过代谢工程实现了MG-V标位的2.3×10^4倍增加.
- 成功实施LD分离和ER扩张以优化酶功能和蛋白质表达.
- 获得的MG-V标位在摇瓶中为10.25 mg/L,在5L生物反应器中为28.62 mg/L.
- 在S. cerevisiae中证明了 de novo MG-V 合成的可行性.
结论:
- 这项研究介绍了Saccharomyces cerevisiae中Mogroside V (MG-V) 的第一个成功的新合成.
- 开发的新陈代谢工程和分隔策略为微生物生产三基酸盐酸提供了一个强大的平台.
- 这项工作为MG-V生产提供了一种可持续和可扩展的替代传统植物提取方法.
