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Development of a dual temperature control system for isoprene biosynthesis in
《化学科学与工程前沿(英文)》 2022年 第16卷 第7期 页码 1079-1089 doi: 10.1007/s11705-021-2088-0
关键词: transcriptional activator directed evolution dynamic control heat-shock isoprene
重构异戊二烯焦磷酸代谢以促进萜类化合物的合成 Article
徐显皓, 吕雪芹, 崔世修, 刘延峰, 夏洪志, 李江华, 堵国成, 李兆丰, Rodrigo Ledesma-Amaro, 陈坚, 刘龙
《工程(英文)》 2023年 第28卷 第9期 页码 166-178 doi: 10.1016/j.eng.2023.03.019
萜类化合物是最大的一类天然产物。它们以异戊二烯焦磷酸(IPP)作为基本单元构建而成。使用细胞工厂合成萜类化合物已经引起了极大关注。而迄今为止,IPP的供应不足仍然是高效合成萜类化合物的主要挑战。在本项研究中,我们发现在枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)中,中心代谢和IPP供应之间的代谢通量分配不平衡阻碍了IPP的积累。因此,我们构建了一系列响应丙酮酸和/或丙二酰辅酶A的双输入多输出(two-input-multi-output, TIMO)基因回路对IPP的代谢途径进行了改造,使IPP的积累增加了将近4倍。随后,设计了一种IPP代谢网络重构策略以提高三种萜类化合物的产量,包括维生素K2 (MK-7, 4.1倍)、番茄红素(9倍)和β-胡萝卜素(0.9倍)。在50-L的生物反应器中,MK-7的产量达到1549.6 mg∙L−1,是迄今为止报道的最高产量。本文提出了一种基于TIMO基因回路的IPP代谢网络重构框架,可用于复杂代谢网络的协同精细调控,从而实现萜类化合物的高效合成。
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