亲爱的研友该休息了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!身体可是革命的本钱,早点休息,好梦!

Fine-Tuned Transcription Factor Engineering and Precursor Rewiring Drive Enhanced Production of Berberine in Nicotiana benthamiana

烟草 小檗碱 化学 苄基异喹啉 转录因子 生物合成 代谢工程 细胞生物学 血桂碱 生物碱 代谢途径 异源表达 异源的 抄写(语言学) 生物化学 锡尔图因 生物 转录调控 烟草 小檗 酪氨酸 信号转导
作者
Chenfei Tian,Qian Zhang,Yulian Zhang,Zhaotao Yan,Yuhan Wu,Haili Liu,Yong Wang
出处
期刊:Engineering [Elsevier BV]
被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.eng.2025.10.021
摘要

Berberine is a pharmacologically active benzylisoquinoline alkaloid (BIA) with broad therapeutic potential. Although its heterologous biosynthesis has been achieved in microbial hosts, large-scale production remains hindered by the pathway complexity, metabolic burden, and inefficient expression of plant-derived cytochrome P450 enzymes. Here, we report the complete de novo biosynthesis of berberine in Nicotiana benthamiana through systematic pathway reconstruction and metabolic engineering. By increasing the availability of precursors, such as dopamine and 3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde (3,4-DHPAA), and enhancing tyrosine biosynthesis via plastid-targeted strategies, we achieved a ( S )-reticuline yield of 17.76 μg·g −1 dry weight (DW). Introduction of downstream biosynthetic genes enabled the production of berberine at suboptimal titers. The accumulation of L- tyrosine-derived metabolites in competing pathways demonstrates substantial potential for flux optimization within the target pathway. However, additional transcription factors (TFs) lead to excessive transcriptional activation, resulting in leaf necrosis. This issue was resolved by fine-tuning TF expression using promoters of varying strengths. Subsequent enzyme engineering of the berberine bridge enzyme (BBE), specifically the Am BBE1 F398W-I431F variant, further increased the titer. Coexpression of this optimized BBE with the finely tuned TF Cj WRKY1 culminated in a final berberine yield of 13.91 μg·g −1 DW, which further increased to 15.03 μg·g −1 DW after postharvest heat treatment. To our knowledge, this represents the first complete reconstruction of the berberine biosynthetic pathway in a nonnatural plant chassis, establishing a robust and scalable platform for alkaloid production. Although current yields remain lower than those of microbial systems, our study provides a generalizable framework for the plant-based biosynthesis of complex natural products.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
充电宝应助SincsAug采纳,获得10
13秒前
感性的远航完成签到,获得积分10
21秒前
狂野不乐完成签到,获得积分10
30秒前
40秒前
hqh发布了新的文献求助10
56秒前
顾矜应助hqh采纳,获得10
1分钟前
顾矜应助oscar采纳,获得10
1分钟前
辛勤幻竹完成签到,获得积分10
1分钟前
凝土完成签到 ,获得积分10
1分钟前
清脆曼岚完成签到,获得积分10
1分钟前
无奈的琦完成签到,获得积分10
1分钟前
Ttimer完成签到,获得积分10
1分钟前
瘦瘦的如冰完成签到,获得积分10
1分钟前
2分钟前
oscar发布了新的文献求助10
2分钟前
随风沙ZYX应助科研通管家采纳,获得10
2分钟前
舒心的小丸子完成签到,获得积分10
2分钟前
希望天下0贩的0应助oscar采纳,获得10
2分钟前
凶狠的草莓完成签到,获得积分10
2分钟前
阳光灭绝完成签到,获得积分10
2分钟前
繁星完成签到,获得积分20
2分钟前
心灵美正豪完成签到,获得积分10
3分钟前
顺利的雅旋完成签到,获得积分10
3分钟前
donglin完成签到,获得积分10
4分钟前
幸福丹蝶完成签到,获得积分10
4分钟前
随风沙ZYX应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
随风沙ZYX应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
迷路的身影完成签到,获得积分10
4分钟前
4分钟前
燕一刀发布了新的文献求助10
4分钟前
甜蜜语堂完成签到,获得积分10
5分钟前
5分钟前
5分钟前
和谐如彤完成签到,获得积分10
5分钟前
迷你的蜜粉完成签到,获得积分10
6分钟前
随风沙ZYX应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
随风沙ZYX应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
6分钟前
风息完成签到,获得积分10
6分钟前
眼睛大淇完成签到,获得积分10
6分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7732473
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9283194
关于积分的说明 20156431
捐赠科研通 7309873
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3304109
关于科研通互助平台的介绍 2456905
邀请新用户注册赠送积分活动 2313237