Deciphering the network of cholesterol biosynthesis in Paris polyphylla laid a base for efficient diosgenin production in plant chassis

薯蓣皂甙元 底盘 烟草 生物合成 环蒿醇 胆固醇 化学 生物 工程类 生物化学 甾醇 基因 遗传学 结构工程
作者
Xue Yin,Jia Liu,Chengxi Kou,Jiaojiao Lu,He Zhang,Wei Song,Yuhua Li,Zheyong Xue,Xin Hua
出处
期刊:Metabolic Engineering [Elsevier]
卷期号:76: 232-246 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.ymben.2023.02.009
摘要

Cholesterol serves as a key precursor for many high-value chemicals such as plant-derived steroidal saponins and steroidal alkaloids, but a plant chassis for effective biosynthesis of high levels of cholesterol has not been established. Plant chassis have significant advantages over microbial chassis in terms of membrane protein expression, precursor supply, product tolerance, and regionalization synthesis. Here, using Agrobacterium tumefaciens-mediated transient expression technology, Nicotiana benthamiana, and a step-by-step screening approach, we identified nine enzymes (SSR1-3, SMO1-3, CPI-5, CYP51G, SMO2-2, C14-R-2, 8,7SI-4, C5-SD1, and 7-DR1-1) from the medicinal plant Paris polyphylla and established detailed biosynthetic routes from cycloartenol to cholesterol. Specfically, we optimized HMGR, a key gene of the mevalonate pathway, and co-expressed it with the PpOSC1 gene to achieve a high level of cycloartenol (28.79 mg/g dry weight, which is a sufficient amount of precursor for cholesterol biosynthesis) synthesis in the leaves of N. benthamiana. Subsequently, using a one-by-one elimination method we found that six of these enzymes (SSR1-3, SMO1-3, CPI-5, CYP51G, SMO2-2, and C5-SD1) were crucial for cholesterol production in N. benthamiana, and we establihed a high-efficiency cholesterol synthesis system with a yield of 5.63 mg/g dry weight. Using this strategy, we also discovered the biosynthetic metabolic network responsible for the synthesis of a common aglycon of steroidal saponin, diosgenin, using cholesterol as a substrate, obtaining a yield of 2.12 mg/g dry weight in N. benthamiana. Our study provides an effective strategy to characterize the metabolic pathways of medicinal plants that lack a system for in vivo functional verification, and also lays a foundation for the synthesis of active steroid saponins in plant chassis.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
1秒前
封小封发布了新的文献求助10
4秒前
封小封完成签到,获得积分10
12秒前
尹不愁应助螺丝老人采纳,获得20
21秒前
66完成签到,获得积分10
21秒前
研友_ngqjz8完成签到,获得积分10
27秒前
大呲花完成签到,获得积分10
29秒前
miemie66完成签到,获得积分10
29秒前
mf2002mf完成签到 ,获得积分10
34秒前
她的城完成签到,获得积分10
38秒前
水木完成签到,获得积分10
51秒前
吴昕奕完成签到 ,获得积分10
1分钟前
轻松的孤云完成签到,获得积分10
1分钟前
年糕完成签到,获得积分20
1分钟前
1分钟前
嫁个养熊猫的完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
小宋爱科研完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ym发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
酷波er应助ym采纳,获得10
1分钟前
Hosea完成签到 ,获得积分10
1分钟前
无有完成签到,获得积分10
2分钟前
学术小白完成签到,获得积分10
2分钟前
非你不可完成签到 ,获得积分0
2分钟前
牟翎完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
於以筠发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
husi完成签到,获得积分10
2分钟前
husi发布了新的文献求助10
2分钟前
2分钟前
lilylwy完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Gary完成签到 ,获得积分10
2分钟前
陈昇完成签到 ,获得积分10
2分钟前
悠悠完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ddddduan完成签到 ,获得积分10
2分钟前
3分钟前
NeXt_best完成签到,获得积分10
3分钟前
高分求助中
Un calendrier babylonien des travaux, des signes et des mois: Séries iqqur îpuš 1036
Sustainable Land Management: Strategies to Cope with the Marginalisation of Agriculture 1000
Corrosion and Oxygen Control 600
Python Programming for Linguistics and Digital Humanities: Applications for Text-Focused Fields 500
Heterocyclic Stilbene and Bibenzyl Derivatives in Liverworts: Distribution, Structures, Total Synthesis and Biological Activity 500
重庆市新能源汽车产业大数据招商指南(两链两图两池两库两平台两清单两报告) 400
Division and square root. Digit-recurrence algorithms and implementations 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2546182
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2175672
关于积分的说明 5600285
捐赠科研通 1896399
什么是DOI,文献DOI怎么找? 946273
版权声明 565379
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 503557