合成生物催化剂摘译自:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096717620301798#!

萜类化合物是一类具有许多重要功能和应用的天然化合物,广泛应用于食品、生物燃料、营养素、制药等行业中。它们以异戊二烯为合成单元辅以对应的萜烯合酶催化,经较长的途径进行生物合成。然而,由于各种萜类具有催化特异性,因此改造代谢工程非常复杂,此外,菌体生长和异源生产经常出现不平衡的情况,因此,构建一株高耐受代谢扰动的菌株非常重要。

近日来自苏州大学的王崇龙团队(王崇龙和韩国Kim Seon-Won为共同通讯作者)在Metabolic Engineering 上发表了题为Regulatory molecule cAMP changes cell fitness of the engineered Escherichia coli for terpenoids production”的文章。课题组研究出了一种方法来提高大肠杆菌的适应性,促进萜类化合物的生产。

首先,课题组利用具有甲羟戊酸途径的大肠杆菌DH5α生产紫杉二烯,并通过适应性进化(紫杉二烯合成模块高GGPP含量获得紫杉二烯增产5.7倍、生长速率提高1.69倍的菌株E. coli HP。然后将三种不同的萜类化合物(异戊二烯,卡丁烯和环辛醇)合成模块引入其中,产量增加1.4-2.2倍。因此认为获得了一株萜类生产高适应性的菌株。

其次,课题组通过短读测序方法寻找适应性进化的突变位点。与出发菌株DH5α相比,E. coli HP在基因间隔区内发生了7个突变并且出现了4个单核苷酸变体(single nucleotide variantsSNV),分别为:核酸外切酶I SbcB和转座酶YdcC的氨基酸变化,RNA聚合酶全酶装配因子Crl的移码以及腺苷酸环化酶CyaA的IS10插入。因此,他们探究了各突变的作用,发现编腺苷酸环化酶的cyaA等位基因改善萜类化合物生产的细胞适应性有重要作用。

紧接着,课题组发现E. coli HP中腺苷酸环化酶CyaA发生截短,与其有关的cAMP水平在24h时明显低于DH5α

最后,由于腺苷酸环化酶CyaA和对应的受体蛋白(receptor proteinCRP)与大肠杆菌中许多基因的转录调控有关,课题组发现与TCA循环密切相关的差异表达基因SdhD  SucD出现了明显上调的水平结合上述研究的内容,他们推测大肠杆菌细胞在受到萜类合成的压力时改变了转录图谱,降低细胞内cAMP介导乙酰辅酶A代谢

(王雨舟 摘译)


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