Optogenetic Controlthe Activity of Pyruvate Decarboxylasein Saccharomyces cerevisiae for TunableEthanol Production

丙酮酸脱羧酶 酿酒酵母 光遗传学 生物化学 代谢工程 酵母 乙醇燃料 化学 代谢途径 新陈代谢 代谢控制分析 代谢网络 乙醇 细胞生物学 运动发酵单胞菌 生物合成 糖酵解 生物 乙醇代谢 代谢适应 乙醇发酵 羧基裂解酶 醇脱氢酶 遗传筛选 丙酮酸 细胞生长 磷酸戊糖途径
作者
Meizi Liu (6953081),Yunhong Chen (18361350),Junjun Yan (9213191),Qi Xiao (223230),Guoping Zhao (50565),Yanfei Zhang (488656)
出处
期刊:La Trobe University - OPAL (Open@LaTrobe)
标识
DOI:10.1021/acssynbio.5c00411.s001
摘要

Saccharomyces cerevisiae is a widely used chassis in metabolic engineering. Due to the Crabtree effect, it preferentially produces ethanol under high-glucose conditions, limiting the synthesis of other valuable metabolites. Conventional metabolic engineering approaches typically rely on irreversible genetic modifications, making it insufficient for dynamic metabolic control. In contrast, optogenetics offers a reversible and tunable method for regulating cellular metabolism with high temporal precision. In this study, we engineered the pyruvate decarboxylase isozyme 1 (Pdc1) by inserting the photosensory modules (AsLOV2 and cpLOV2 domains) into rationally selected positions within the enzyme. Through a growth phenotype-based screening system, we identified two blue light-responsive variants, OptoPdc1D1 and OptoPdc1D2, which enable light-dependent control of enzymatic activity. Leveraging these OptoPdc1 variants, we developed opto-S. cerevisiae strains, MLy-9 and MLy-10, which demonstrated high efficiency in modulating both cell growth and ethanol production. These strains allow reliable regulation of ethanol biosynthesis in response to blue light, achieving a dynamic control range of approximately 20- to 120-fold. The opto-S. cerevisiae strains exhibited dose-dependent production in response to blue light intensity and pulse patterns, confirming their potential for precise metabolic control. This work establishes a novel protein-level strategy for regulating metabolic pathways in S. cerevisiae and introduces an effective method for controlling ethanol metabolism via optogenetic regulation.

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
研友_nvebxL完成签到,获得积分10
1秒前
熊儒恒完成签到,获得积分10
1秒前
理理完成签到 ,获得积分10
2秒前
JoJo完成签到,获得积分10
2秒前
JOJO完成签到 ,获得积分10
3秒前
Jasonkun完成签到,获得积分10
3秒前
SYC完成签到,获得积分10
3秒前
江水居士完成签到,获得积分10
3秒前
Hao完成签到,获得积分10
4秒前
BK_201完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
总爱小迷糊完成签到,获得积分10
5秒前
饱满绮波完成签到 ,获得积分10
5秒前
abiorz完成签到,获得积分0
5秒前
dshihb完成签到,获得积分10
6秒前
窗外是蔚蓝色完成签到,获得积分0
7秒前
Ellen完成签到,获得积分10
7秒前
研友_ZA2B68完成签到,获得积分0
8秒前
8秒前
Helios完成签到,获得积分0
8秒前
冬瓜鑫完成签到,获得积分10
8秒前
风信子完成签到,获得积分0
9秒前
339564965完成签到,获得积分0
9秒前
lz完成签到,获得积分10
9秒前
chenkj完成签到,获得积分0
9秒前
ikun完成签到,获得积分0
9秒前
xiaohardy完成签到,获得积分10
9秒前
lylyspeechless完成签到,获得积分10
10秒前
ccc完成签到,获得积分0
10秒前
egoistMM完成签到,获得积分10
10秒前
JY'完成签到,获得积分0
10秒前
qqshown完成签到,获得积分10
11秒前
巧云发布了新的文献求助10
11秒前
只想顺利毕业的科研狗完成签到,获得积分0
11秒前
11秒前
旺仔仔完成签到,获得积分10
12秒前
bkagyin应助张惠采纳,获得10
12秒前
xueshidaheng完成签到,获得积分0
12秒前
蓝晶石完成签到,获得积分10
13秒前
liusj完成签到,获得积分10
13秒前
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
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6523282
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8316268
关于积分的说明 17794035
捐赠科研通 5625246
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2928182
邀请新用户注册赠送积分活动 1904890
关于科研通互助平台的介绍 1765054