Multidimensional engineering of Saccharomyces cerevisiae for the efficient production of heme by exploring the cytotoxicity and tolerance of heme

血红素 酿酒酵母 生物化学 细胞毒性 化学 代谢工程 生产(经济) 酵母 计算生物学 生化工程 生物 工程类 体外 经济 宏观经济学
作者
Qidi Guo,Jiacun Li,Ming-Rui Wang,Ming Zhao,Gege Zhang,Shuyan Tang,Liang‐Bin Xiong,Bei Gao,Feng‐Qing Wang,Wei Dong-zhi
出处
期刊:Metabolic Engineering [Elsevier BV]
卷期号:85: 46-60 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.ymben.2024.07.007
摘要

Heme has attracted considerable attention due to its indispensable biological roles and applications in healthcare and artificial foods. The development and utilization of edible microorganisms instead of animals to produce heme is the most promising method to promote the large-scale industrial production and safe application of heme. However, the cytotoxicity of heme severely restricts its efficient synthesis by microorganisms, and the cytotoxic mechanism is not fully understood. In this study, the effect of heme toxicity on Saccharomyces cerevisiae was evaluated by enhancing its synthesis using metabolic engineering. The results showed that the accumulation of heme after the disruption of heme homeostasis caused serious impairments in cell growth and metabolism, as demonstrated by significantly poor growth, mitochondrial damage, cell deformations, and chapped cell surfaces, and these features which were further associated with substantially elevated reactive oxygen species (ROS) levels within the cell (mainly H
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