武汉轻工大学学报2024,Vol.43Issue(2) :1-10.DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2024.02.001

利用代谢工程改造解脂耶式酵母合成角黄素

Modification of Yarrowia lipolytica for the biosynthesis of canthaxanthin by metabolic engineering

刘双 窦平川 蒋珊 吴靖叶 万霞
武汉轻工大学学报2024,Vol.43Issue(2) :1-10.DOI:10.3969/j.issn.2095-7386.2024.02.001

利用代谢工程改造解脂耶式酵母合成角黄素

Modification of Yarrowia lipolytica for the biosynthesis of canthaxanthin by metabolic engineering

刘双 1窦平川 1蒋珊 2吴靖叶 1万霞3
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作者信息

  • 1. 武汉轻工大学食品科学与工程学院,武汉 430023;中国农业科学院油料作物研究所,武汉 430062
  • 2. 中国农业科学院油料作物研究所,武汉 430062
  • 3. 武汉轻工大学食品科学与工程学院,武汉 430023;中国农业科学院油料作物研究所,武汉 430062;农业部油料作物生物学与遗传改良重点实验室,武汉 430062
  • 折叠

摘要

角黄素是一种橙红色的二酮类胡萝卜素,作为着色剂和抗氧化剂被广泛应用于食品、饲料和化妆品等领域.为生产高水平的角黄素,改造解脂耶氏酵母,通过增加内源栊牛儿基牻牛儿基焦磷酸供给、引入外源β-胡萝卜素生物合成路径、过表达DNA修复基因rad52、增强还原能量及前体物供应,构建了高产β-胡萝卜素的工程菌株.进一步引入副球菌来源的β-胡萝卜素酮化酶基因,增加基因拷贝数及β-胡萝卜素的前体物供应,回补营养缺陷型标签,构建的工程菌株在摇瓶条件下合成了301.1 mg/L的角黄素.实验结果报告了 目前微生物合成角黄素的最高摇瓶产量,可为角黄素的商业化生产提供理论指导,同时也为其它类胡萝卜素的生物合成提供理论依据.

Abstract

Canthaxanthin,an orange-red ketocarotenoid,is widely used as a colorant and antioxidant in food,feed,and cosmetic industries.In order to produce high levels of canthaxanthin,Yarrowia lipolytica was modified to construct a high β-carotene-producing strain achieved by enhancing the flux of endogenous ger-anylgeranyl diphosphate,strengthening the exogenous β-carotene biosynthetic pathway,overexpressing the DNA repair gene rad52,and enhancing NADPH supply and precursors.The study further introduced a β-carotene ketolase gene from Paracoccus sp.,increased gene copy number and the supply of β-carotene pre-cursors,and complemented auxotrophic markers.The final engineered strain synthesized 301.1 mg/L of canthaxanthin under shake-flask fermentation conditions.The results of the experiment were reported the highest shake-flask production of canthaxanthin by microorganisms to date,providing theoretical guidance for the commercial production of canthaxanthin and serving as a reference for the synthesis of other carote-noids.

关键词

角黄素/解脂耶式酵母/β-胡萝卜素

Key words

canthaxanthin/Yarrowia lipolytica/β-carotene

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基金项目

国家自然科学基金(32372283)

出版年

2024
武汉轻工大学学报
武汉工业学院

武汉轻工大学学报

影响因子:0.356
ISSN:1009-4881
参考文献量35
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