酿酒酵母中胭脂红酸从头合成
发布时间：2023.05.26 新闻来源：宁波华岳生物科技有限公司 浏览次数：
胭脂红酸是一种糖基化蒽醌类化合物。作为一种红色着色剂，具有耐热、耐光、抗氧化、无致癌性以及对人体皮肤接触无毒害等特性，被广泛应用于食品、日化、制药、纺织等领域。目前，胭脂红酸主要通过从雌性胭脂虫干体中提取的方法获得，该方法具有生产周期长、生产效率低，来源受限，且成本高等缺点。微生物生产胭脂红酸可以避免这些缺点，并可能成为其可持续供应的潜在替代途径。针对“在酿酒酵母中重建胭脂红酸从头合成途径”的问题，通过系统代谢工程，成功实现了酿酒酵母中胭脂红酸的高效异源合成。首先，通过将之前报道的构巢曲霉中的胭脂红酸异源合成路径(来自芦荟的聚酮合酶(OKS)、来自链霉菌属R1128的环化酶(zhuI)、芳香酶(zhuJ)和来自胭脂虫的C-羰基转移酶(UGT2))在酿酒酵母中过量表达，但未检测到胭脂红酸。通过对构巢曲霉基因组分析，鉴定了酿酒酵母中合成胭脂红酸所必需的4′-磷酸鞘基转移酶(NpgA)和单加氧酶(AptC)，并将其与OKS、zhuI、zhuJ和UGT2一起在酿酒酵母中共表达，成功实现了胭脂酸的从头生物合成，产量达176.7 μg/L。此外，作者还鉴定出了酿酒酵母中胭脂红酸合成所必需的内源羟化酶Cat5。并通过同源建模、分子对接和动力学模拟，阐明了Cat5和AptC与配体的相互作用模式。随后，利用调节基因表达、增强前体供应和增强β氧化过程等策略对重组菌进行了改造。最终，通过5 L生物反应器进行放大，胭脂酸产量达到7580.9 μg/L。本研究是已报道的微生物异源合成胭脂红酸的最高产量，同时也展现了酿酒酵母从头合成蒽醌染料的巨大潜力。
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