快捷方式改變大腸桿菌中萜烯的生物合成



北卡羅萊納州立大學的研究人員已經開發出一種人工酶促途徑,用于在大腸桿菌中合成類異戊二烯或萜烯。這種更短,更有效,更具成本效益和可自定義的途徑將大腸桿菌轉變為可生產萜烯的工廠,該萜烯可用于從抗癌藥物到生物燃料的各種產品。

快捷方式改變大腸桿菌中萜烯的生物合成

萜烯是一大類天然分子,可用于制藥,化妝品,食品和生物燃料等行業。在自然界中,萜烯存在于植物和微生物中。例如,番茄紅素-一種可使番茄變色的萜烯。

由于直接從天然來源中提取這些分子是不切實際的,因此科學家可以利用生物合成方法來生產它們。然而,傳統上證明生物合成萜烯具有挑戰性。

“萜烯很難生物合成,因為自然界制造這些分子的基本方法冗長,復雜且涉及難以工程化的酶,”北卡羅萊納州立大學化學副教授加文·威廉姆斯(Gavin Williams)說。工作。“這些困難反過來使工程微生物難以大量生產這些分子。”

威廉姆斯(Williams)與大腸桿菌合作,將酶促途徑插入細菌中,從而將細菌轉化為微小的分子生產工廠。與前博士學位威廉姆斯(Sean Lund)和目前的研究生瑞秋(Rachael Hall)學生設計了一種人工合成萜烯的途徑,該途徑僅利用兩種酶,而不是天然途徑中的六種或七種酶。

威廉姆斯說:“自然界大約使用兩種途徑合成萜烯,每種途徑都包含六到七個酶。”“我們創造了第三條途徑-一種捷徑-含有兩種天然存在的酶,但通常不參與該途徑。”

威廉姆斯和他的團隊使用的一種關鍵酶-酸性磷酸酶(PhoN)-通常會去除磷酸鹽。但是在人工途徑中,這種酶巧妙地進行了逆反應。威廉姆斯說:“由于它的混雜特性,PhoN在這里特別有用。”酶的濫交意味著它們可以對許多不同的分子進行相同的轉化。”

該團隊設計了大腸桿菌,以簡化的途徑生產了幾種不同的萜烯,包括番茄紅素。他們發現,新途徑與目前使用的更長,更難以設計的途徑一樣具有生產力。

威廉姆斯說:“這種簡單的原型路徑和應變與在制造目標分子中經過廣泛工程改造的路徑和應變一樣有效。”“而且由于該路徑是混雜的,因此可以自定義。”

研究人員的下一步包括使用該途徑制備對自然界來說很新的萜烯,以用于使用現有方法生產成本過高的化合物。

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