Removal of lycopene substrate inhibition enables high carotenoid productivity in Yarrowia lipolytica

去除番茄红素底物抑制可提高解脂耶氏酵母的类胡萝卜素产量

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IF：14.919

摘要：在合成生物学和代谢工程的背景下，底物抑制尚未得到广泛研究。作者报告了通过两种不同的策略去除番茄红素底物抑制，并在解脂耶氏酵母中实现高类胡萝卜素生产力。酶的底物抑制可能是在工程微生物中生产有价值的化学品的主要障碍。在这里，我们展示了番茄红素环化酶的底物抑制是解脂耶氏酵母中类胡萝卜素生物合成的主要限制。为了克服这个瓶颈，我们利用了两种独立的方法。结构引导的蛋白质工程产生了一种变体 Y27R，其特征是完全丧失底物抑制而不降低酶活性。或者，建立香叶基香叶基焦磷酸合酶介导的流量限制器还可以通过将代谢流量从抑制性代谢物转移开来防止底物抑制的发生，同时保持足够的流量朝向产物形成。这两种方法都会产生高水平的近乎排他性的β-胡萝卜素生产。最终，我们构建了能够在生物反应器发酵中以 0.165 g/L/h 的生产率生产 39.5 g/L β-胡萝卜素的菌株（比初始菌株提高 1441 倍）。我们的研究结果为有效合成天然产物的工程途径中去除底物抑制提供了有效的方法。