Modular Pathway Engineering of Diterpenoid Synthases and the Mevalonic Acid Pathway for Miltiradiene Production

甲戊酸途径 甲戊酸 化学 代谢工程 萜类 生物化学 生物合成 法尼基二磷酸合酶 ATP合酶 天然产物 二萜 代谢途径 萜烯 酵母 酶
作者
Yongjin J. Zhou,Wei Gao,Qi-Xian Rong,Guojie Jin,Huiying Chu,Wujun Liu,Wei Yang,Zhiwei Zhu,Guohui Li,Guofeng Zhu,Luqi Huang,Zongbao K. Zhao
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:134 (6): 3234-3241 被引量:416
标识
DOI:10.1021/ja2114486
摘要

Microbial production can be advantageous over the extraction of phytoterpenoids from natural plant sources, but it remains challenging to rationally and rapidly access efficient pathway variants. Previous engineering attempts mainly focused on the mevalonic acid (MVA) or methyl-d-erythritol phosphate (MEP) pathways responsible for the generation of precursors for terpenoids biosynthesis, and potential interactions between diterpenoids synthases were unexplored. Miltiradiene, the product of the stepwise conversion of (E,E,E)-geranylgeranyl diphosphate (GGPP) catalyzed by diterpene synthases SmCPS and SmKSL, has recently been identified as the precursor to tanshionones, a group of abietane-type norditerpenoids rich in the Chinese medicinal herb Salvia miltiorrhiza . Here, we present the modular pathway engineering (MOPE) strategy and its application for rapid assembling synthetic miltiradiene pathways in the yeast Saccharomyces cerevisiae . We predicted and analyzed the molecular interactions between SmCPS and SmKSL, and engineered their active sites into close proximity for enhanced metabolic flux channeling to miltiradiene biosynthesis by constructing protein fusions. We show that the fusion of SmCPS and SmKSL, as well as the fusion of BTS1 (GGPP synthase) and ERG20 (farnesyl diphosphate synthase), led to significantly improved miltiradiene production and reduced byproduct accumulation. The MOPE strategy facilitated a comprehensive evaluation of pathway variants involving multiple genes, and, as a result, our best pathway with the diploid strain YJ2X reached miltiradiene titer of 365 mg/L in a 15-L bioreactor culture. These results suggest that terpenoids synthases and the precursor supplying enzymes should be engineered systematically to enable an efficient microbial production of phytoterpenoids.
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
刚刚
欣慰的蛋挞完成签到,获得积分10
1秒前
nebelafit完成签到 ,获得积分10
1秒前
陈辉完成签到,获得积分10
2秒前
小二郎的应助被柠栀采纳,获得10
2秒前
Yonaxus完成签到 ,获得积分10
2秒前
Jack_20708124完成签到 ,获得积分10
2秒前
YiiOuO完成签到 ,获得积分10
3秒前
daomaihu发布了新的文献求助100
3秒前
大力山蝶完成签到,获得积分10
3秒前
涛zou完成签到 ,获得积分10
5秒前
老魏老魏完成签到,获得积分10
6秒前
倩倩努力搞钱完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6.2的应助被陈陈采纳,获得10
6秒前
8秒前
FG完成签到,获得积分10
8秒前
科研骏马完成签到 ,获得积分10
9秒前
小二郎的应助被科研通管家采纳,获得10
10秒前
JamesPei的应助被科研通管家采纳,获得10
10秒前
ASCK的应助被科研通管家采纳,获得20
10秒前
11秒前
坚强冰枫的应助被科研通管家采纳,获得10
11秒前
坚强冰枫的应助被科研通管家采纳,获得10
11秒前
海之韵完成签到 ,获得积分10
11秒前
上官若男的应助被科研通管家采纳,获得10
11秒前
sa0022完成签到,获得积分10
11秒前
天天快乐的应助被科研通管家采纳,获得10
11秒前
蛰曜完成签到,获得积分10
11秒前
彭于晏的应助被科研通管家采纳,获得10
11秒前
一团毛线完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
wang完成签到 ,获得积分10
12秒前
Sunny完成签到,获得积分10
12秒前
思维隋完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
好学天上完成签到,获得积分10
12秒前
wckow发布了新的文献求助10
12秒前
lingyu完成签到 ,获得积分10
13秒前
angela完成签到,获得积分10
13秒前
14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
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Sustainable Engineered Micro/Nanofibers and Hybrid Nanocomposites for Environmental Remediation 400
Ecotourism 400
Liquidus diagram and viscosity estimation in pseudo-binary system Li2B6O10–LiF 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8076125
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9494315
关于积分的说明 21378968
捐赠科研通 7644187
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3400011
关于科研通互助平台的介绍 2529797
邀请新用户注册赠送积分活动 2438721