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锐谈「 Nat. Catal：利用电子通道的大肠杆菌代谢工程出产天然产物

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：利用电子通道的大肠杆菌代谢工程出产天然产物

【概要描述】

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发布时间：2023-12-14 11:12
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众多参加天然产物生物合成门路的酶中，真核细胞色素P450是酌定生产效率的关键酶，可能催化脱氢、异构化、环氧化、羟基化等一系列反应。然而，真核生物P450s在细菌中的功能表达仍然普遍难题。除真核细胞色素P450的跨膜特性在细菌中不多见之外，另一重要的问题是膜结合的P450s和P450s还原酶之间的物理距离会极大影响反应效率。因而，在涉及比赛反应或有毒中间体的多步生物合成门路中，通过利用支架蛋白将多种酶固定在邻近位置引导底物的策略有助于提高全部反应速度并代谢物转化为所需产物。

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机谋，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，在其本原上选择底物通道策略，运用Photorhabdus luminescens来由的支架蛋白CipA，使其通过酿成具有酶活性的蛋白质结晶海涵体将番茄红素ε环化酶和LCYBmut锚定在沿路，从而提高叶黄素产量。

然而，大多半α-胡萝卜素别国转化为叶黄素，表明包含两个P450s的响应步伐是叶黄素生物合成途径的主要瓶颈。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转达效率。因而设计了一种电子通道策略，这回运用发亮杆菌来源的支架蛋白CipB，trLUT5、trLUT1和ATR2连接在沿途，构建出LUT5M菌株，能发生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，补充其产量不妨提高电子传达效率。与血红素合成有关的hemAfbr、hemL、hemB 和hemH四个基因以分别组合进行过表达，构建了LUT5MH1和LUT5MH2菌株，发现过表达hemAfbr和 hemL的LUT5MH1菌株能明晰补充P450活性，叶黄素产量上升到10.34 mg/L。终极在优化的栽植前提下通过补料分趸批酵爆发了218 mg/L叶黄素。

「+」-诺卡酮、芹菜素和左旋多巴三种化合物，作者将电子通道策略使用到P450催化的生物合成步伐中，它们的产量均有不同水平的提高。但不同在于，在叶黄素的案例中融合CipB和酶时不需要相连子，但这三种化合物的融合蛋白之间需要相连子。这种不同能够是由CipB和酶融合引起的几多变化以及CipB融当令表达程度的变化造成的。