Modular Engineering of Saccharomyces cerevisiae for De Novo Biosynthesis of Genistein.
Modular Engineering of Saccharomyces cerevisiae for De Novo Biosynthesis of Genistein.
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用于金雀异黄酮从头生物合成的酿酒酵母模块化工程
DOI：
10.3390/microorganisms10071402
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发表时间：
2022-07-12
期刊：
影响因子：
4.5
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
金雀异黄酮是一种营养保健品异黄酮，具有多种药物和生物活性，通过摄入含大豆的食物有益于人类健康。本研究旨在构建酿酒酵母，通过模块化工程策略从糖中生产金雀异黄酮。在中游模块中，测试了各种来源的查耳酮合酶和查耳酮异构酶样蛋白，它们通过减少副产物的形成来增强对香豆酸的柚皮素生产。通过过表达酪氨酸生物合成途径中的基因并删除竞争基因，对上游模块进行了改造，以增强从葡萄糖到对香豆酸的代谢通量。下游模块被重建，通过配对各种异黄酮合酶和细胞色素 P450 还原酶，从柚皮素生产金雀异黄酮。最佳配对用于在 25 °C 下从蔗糖中从头生物合成金雀异黄酮，效价为 31.02 mg/L。这是迄今为止第一份关于在工程酿酒酵母中从头生物合成金雀异黄酮的报告。这项工作显示了通过模块化代谢工程生产类黄酮和异黄酮类化合物的巨大潜力。
Genistein, a nutraceutical isoflavone, has various pharmaceutical and biological activities which benefit human health via soy-containing food intake. This study aimed to construct Saccharomyces cerevisiae to produce genistein from sugar via a modular engineering strategy. In the midstream module, various sources of chalcone synthases and chalcone isomerase-like proteins were tested which enhanced the naringenin production from p-coumaric acid by decreasing the formation of the byproduct. The upstream module was reshaped to enhance the metabolic flux to p-coumaric acid from glucose by overexpressing the genes in the tyrosine biosynthetic pathway and deleting the competing genes. The downstream module was rebuilt to produce genistein from naringenin by pairing various isoflavone synthases and cytochrome P450 reductases. The optimal pair was used for the de novo biosynthesis of genistein with a titer of 31.02 mg/L from sucrose at 25 °C. This is the first report on the de novo biosynthesis of genistein in engineered S. cerevisiae to date. This work shows promising potential for producing flavonoids and isoflavonoids by modular metabolic engineering.
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