一种简单而通用的无细胞表达方法,用于产生二次代谢物
Jaime Lorenzo N Dinglasan1, Namil Lee2,3,4, Nam Ngoc Pham5,6
1US Department of Energy Joint Genome Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, United States.
ACS synthetic biology
|December 25, 2025
概括
我们使用Streptomyces lysates开发了一种可通用的无细胞表达系统,用于天然产品的发现. 这个系统使得高产蛋白质的生产和复杂分子的生物合成,包括大合成酶.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 合成生物学 合成生物学
- 自然产品的发现自然产品的发现
背景情况:
- 二次代谢产物是具有重要的工业生物活性的关键自然产品.
- 基于酸盐的无细胞表达 (CFE) 加快了这些天然产品的发现和工程.
- 与大肠杆菌相比,Streptomyces提取物为CFE提供了潜在的更兼容的环境,但当前的系统发展不足,难以扩展.
研究的目的:
- 使用Streptomyces lysates开发一个可泛化和可扩展的细胞自由表达系统.
- 在无细胞环境中实现高产蛋白表达和天然产品生物合成.
- 证明Streptomyces CFE表达和催化复杂酶的能力,例如I型多基酸合成酶 (T1PKS).
主要方法:
- 开发了一套简单且可概括的CFE反应条件,使用来自Streptomyces venezuelae和Streptomyces lividans的溶解物.
- 通过产生多基酸黄和循环二 albonoursin,验证了该系统.
- 在S. lividans lysate中证明了一种大型 (∼250 kDa) I型多基酸合成酶 (T1PKS) 的表达和催化活性.
主要成果:
- 在S. venezuelae和S. lividans溶解物中实现了高产量的蛋白质表达 (180-230μg/mL).
- 成功生产了flaviolin和albonoursin,证明了通路级生物合成.
- S. lividans溶解酸支持T1PKS的表达和催化活性,在没有补充剂的情况下产生2-甲基-3-,优于大肠杆菌系统.
- 这是Streptomyces CFE系统中巨合成酶和任何细菌CFE系统中T1PKS的合表达和催化第一次报告.
结论:
- 建立了基于Streptomyces的强大且可扩展的CFE协议,克服了以前系统的局限性.
- 开发的系统有助于平行评估用于天然产品生物合成的多种溶解体系统.
- 提供了T1PKS和其他复杂的生物合成机器在体外高通量工程的基础.
