构建酿酒酵母细胞工厂从头合成倍半萜类化合物α-新丁香三环烯和β-石竹烯

Production of sesquiterpenoids α-neoclovene and β-caryophyllene by engineered Saccharomyces cerevisiae

李晓东 ¹杨成帅 ²王平平 ³严兴 ³周志华³

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作者信息

1. 中国科学院分子植物科学卓越创新中心,合成生物学重点实验室,上海 200032;中国科学院大学,北京100049
2. 中国科学院深圳先进技术研究院,深圳合成生物学创新研究院,中国科学院定量工程生物学重点实验室,广东深圳 518055
3. 中国科学院分子植物科学卓越创新中心,合成生物学重点实验室,上海 200032
折叠

摘要

倍半萜类化合物(sesquiterpenoids) α-新丁香三环烯(α-neoclovene) 和β-石竹烯(β-caryophyllene) 都是人参挥发油中的主要组成成分,不仅具有重要的药用开发价值,而且在高能量密度生物能源的开发中也受到关注.然而,它们在人参和其他植物中含量均十分稀少且难以分离纯化,其开发与应用研究严重滞后.本研究利用天然产物合成生物学的方法,以BY4742为出发菌株构建了高产倍半萜类化合物前体FPP的通用底盘菌株SQTBY03.在此底盘菌株中异源表达了密码子优化的植物内生真菌Hypoxylon sp. EC38来源的多产物倍半萜合酶元件基因ec38-cs和黄花蒿(Artemisia annua) 来源的倍半萜合酶元件基因QHS1,分别构建了合成α-新丁香三环烯和β-石竹烯的两个倍半萜细胞工厂NCVBY01和CPLBY01.细胞工厂NCVBY01的主要倍半萜产物为α-新丁香三环烯(>39%),细胞工厂CPLBY01的主要产物为β-石竹烯(>96%).它们的摇瓶发酵产量分别达到25.8 mg/L和250.4 mg/L.通过在1.3 L发酵罐中进行批次补料发酵,细胞工厂NCVBY01合成α-新丁香三环烯的产量达到了487.1 mg/L,为目前首次在微生物细胞工厂中合成α-新丁香三环烯;CPLBY01合成β-石竹烯的产量达到2949.1 mg/L,为目前报道的最高水平.上述研究成果为α-新丁香三环烯和β-石竹烯的规模化制备提供新的途径.

关键词

倍半萜类/酿酒酵母/细胞工厂/α-新丁香三环烯/β-石竹烯

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基金项目

国家重点研发计划(2019YFA0904300)

国家自然科学基金(31921006)

出版年

2021

合成生物学

CSCD北大核心

ISSN：

被引量4

参考文献量3

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