An improved Nicotiana benthamiana bioproduction chassis provides novel insights into nicotine biosynthesis
An improved Nicotiana benthamiana bioproduction chassis provides novel insights into nicotine biosynthesis
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改进的本塞姆氏烟草生物生产底盘为尼古丁生物合成提供了新的见解
DOI：
10.1101/2023.03.06.531326
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Vollheyde K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vollheyde K
模式植物本氏烟草（Nicotiana benthamiana）是一种越来越有吸引力的生物体，用于生产高价值的生物活性分子。然而，本氏烟积累了高水平的吡啶生物碱，特别是尼古丁，这使下游纯化过程复杂化。在这里，我们报告了本氏烟基因组的新组装以及通过基于CRISPR/Cas9的小檗碱桥酶样蛋白（BBL）失活产生低尼古丁品系。三倍和五倍突变体积累的尼古丁比各自的控制line.The可用性线没有功能BBL使我们能够探测其催化作用，在尼古丁的生物合成，这一直是模糊的。值得注意的是，手性分析显示，尼古丁的对映体纯度在五重突变体中完全丧失。此外，前体补料实验表明，这些突变体不能促进C6氢的特异性损失，这是天然尼古丁生物合成的特征。我们的工作提供了一个改进的本氏烟草生物生产和揭示BBL在尼古丁生物合成的立体选择性中的关键作用。
The model plantNicotiana benthamianais an increasingly attractive organism for the production of high‐value, biologically active molecules. However,N. benthamianaaccumulates high levels of pyridine alkaloids, in particular nicotine, which complicates the downstream purification processes.Here, we report a new assembly of theN. benthamianagenome as well as the generation of low‐nicotine lines by CRISPR/Cas9‐based inactivation of berberine bridge enzyme‐like proteins (BBLs). Triple as well as quintuple mutants accumulated three to four times less nicotine than the respective control lines.The availability of lines without functional BBLs allowed us to probe their catalytic role in nicotine biosynthesis, which has remained obscure. Notably, chiral analysis revealed that the enantiomeric purity of nicotine was fully lost in the quintuple mutants. In addition, precursor feeding experiments showed that these mutants cannot facilitate the specific loss of C6 hydrogen that characterizes natural nicotine biosynthesis.Our work delivers an improvedN. benthamianachassis for bioproduction and uncovers the crucial role of BBLs in the stereoselectivity of nicotine biosynthesis.
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