通过组合代谢工程和基因组规模进化增强合成酵母中的阿斯丁生物合成

科学领域:

• 生物技术
• 代谢工程
• 合成生物学

背景情况:

• 阿斯丁是一种高价值的类胡卜素,具有强大的抗氧化特性和重要的工业潜力.
• 人工酵母中的微生物生物合成提供了阿斯塔桑的可持续生产途径.
• 优化合成酵母中的阿斯丁生产对于工业生存至关重要.

研究的目的:

• 开发一种多策略优化框架,以增强合成酵母中的阿斯丁生物合成.
• 通过系统的代谢工程和基因组进化, 实现阿斯丁产量的显著改善.
• 找出增强阿斯塔桑产生的分子机制.

主要方法:

• 在合成酵母菌株2369R中构建了de novo阿斯丁通路.
• 查异质酶 (CrtZ,CrtW) 和优化代谢途径 (MVA,脂质代谢).
• 使用SCRaMbLE和高通量选来分离精英菌株的基因组规模多样化.

主要成果:

• 在精英品种YgM97中达到0. 11mg/ L的初始阿斯塔桑产量,增加到6. 85mg/ L.
• 鉴定了最佳的酶变异和代谢增强,导致阿斯丁度增加了61. 27倍.
• 转录和基因组分析阐明了提高产量的机制.

结论:

• 这项研究表明,理性代谢工程与微生物化合物生物合成的随机基因组进化之间存在强大的协同作用.
• 开发的框架为像阿斯塔桑这样的有价值化合物的高产量生产提供了一个新的范例.
• 工程酵母菌株为工业阿斯塔桑生产提供了可持续和高效的平台.