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锐谈「 Nat. Catal：运用电子通道的大肠杆菌代谢工程生产天然产物

分类：新闻动态
作者：
来源：
发布时间：2023-12-14 11:12
访问量：

锐谈「 Nat. Catal：运用电子通道的大肠杆菌代谢工程生产天然产物

【概要描述】

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发布时间：2023-12-14 11:12
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众多插足天然产物生物合成门路的酶中，真核细胞色素P450是酌夺生产效率的关节酶，可能催化脱氢、异构化、环氧化、羟基化等一系列响应。然而，真核生物P450s在细菌中的功能表达普遍困难。除真核细胞色素P450的跨膜特性在细菌中不常见之外，另一重要的问题是膜连络的P450s和P450s还原酶之间的物理距离会极大影响响应效率。因此，在涉及竞赛响应或有毒中间体的多步生物合成门路中，通过运用支架卵白将多种酶固定在邻近地点引导底物的策略有助于提高具体响应速率并代谢物快捷转化为所需产物。

本文通过利用电子通道策略对E. coli进行代谢工程改造，并结合底物通道等其他代谢工程权谋，兑现了叶黄素、「+」-诺卡酮、芹菜素和左旋多巴的高效生产。

作者构建了生产叶黄素的E. coli菌株，在其基础上采用底物通道策略，运用Photorhabdus luminescens来历的支架卵白CipA，使其通过造成具有酶活性的卵白质结晶包涵体将番茄红素ε环化酶和LCYBmut锚定在一路，从而提高叶黄素产量。

然而，大多半α-胡萝卜素异国转化为叶黄素，表明包含两个P450s的反映步调是叶黄素生物合成道路的主要瓶颈。P450位于胞质，而其还原酶ATR2在细胞膜上，二者距离过大降低了电子传递效率。所以设计了一种电子通道策略，这回运用发亮杆菌来由的支架蛋白CipB，trLUT5、trLUT1和ATR2毗邻在沿途，构建出LUT5M菌株，能发作5.8 mg/L叶黄素，是之前LUT4M菌株的3.41倍。

血红素是P450的辅酶，添加其产量可能提高电子传达效率。与血红素合成有关的hemAfbr、hemL、hemB 和hemH四个基因以差别组合进行过表达，构建了LUT5MH1和LUT5MH2菌株，发现过表达hemAfbr和 hemL的LUT5MH1菌株能明确添加P450活性，叶黄素产量上升到10.34 mg/L。在优化的培养前提下通过补料分批发酵产生了218 mg/L叶黄素。

「+」-诺卡酮、芹菜素和左旋多巴三种化合物，作者同样将电子通道策略利用到P450催化的生物合成步伐中，它们的产量有差异程度的提高。但分歧在于，在叶黄素的案例中融合CipB和酶时不需要毗邻子，但这三种化合物的融合卵白之间需要毗邻子。这种不同不妨是由CipB和酶融合引起的几多变化以及CipB融适时表达水平的变化酿成的。