Engineering Yeast towards High Titer Production of Monoterpene Indole Alkaloid Natural Products

工程酵母用于高滴度生产单萜吲哚生物碱天然产物

基本信息

  • 批准号:
    10188439
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-01 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACT Reconstruction of plant natural product pathways in genetically well-characterized microbial organisms such as Saccharomyces cerevisiae is a sustainable and scalable method of producing high value pharmaceutical compounds. Strictosidine is the universal precursor to thousands of monoterpene indole alkaloids (MIAs) such as vinblastine and camptothecin. MIAs are indispensable pharmaceutical ingredients, but are also expensive due to difficulties in production and isolation from plant producers. In this proposal, we will use strictosidine biosynthesis as a model system to explore the use of newly developed yeast-based technologies at UCLA and Stanford Genome Technology Center (SGTC) for high-titer production of strictosidine in yeast. Our labs and others have shown that critical parts of this biosynthetic pathway are subject to considerable crosstalk with the endogenous yeast redox active enzymes, resulting in significant loss of flux toward irrecoverable shunt products. Our preliminary efforts have led to increase in product titer of the intermediate nepetalactol, and suggest a more global approach aimed at the different intermediates in the pathway will lead to significant improvements. This collaborative proposal will leverage the Tang labs expertise in natural product biosynthesis with the new synthetic biological tools developed for yeast by SGTC. This will pave the way for complete reconstitution of important MIAs in yeast, as well as elucidation of hitherto unknown MIA biosynthetic pathways involving strictosidine. Together we will address four aims: 1) Use high-throughput pathway construction to achieve improved baseline production of strictosidine; 2) establish metabolite-responsive growth screenings for strictosidine and other key biosynthetic pathway intermediates; 3) employ new genome-engineered tools to rapidly create, screen and genotype yeast strains that can achieve high level of strictosidine production starting from the improved baseline strain; and 4) heterologous production and downstream pathway exploration of complex MIAs, such as vinblastine and camptothecin, starting from strictosidine.
抽象的 在遗传良好的微生物中重建植物天然产物途径,例如 酿酒酵母是一种可持续且可扩展的方法,可产生高价值的药物 化合物。严格辛丁是成千上万的单一单二烷吲哚生物碱(MIA)的普遍前体 作为vinblastine和camptothecin。 MIA是必不可少的药品成分,但也很昂贵 由于生产困难和植物生产者的隔离。在此建议中,我们将使用Stricterosidine 生物合成是一种模型系统,用于探索在UCLA和 斯坦福大学基因组技术中心(SGTC),用于酵母中严格si丁的高素质生产。我们的实验室和 其他人则表明,这种生物合成途径的关键部分与 内源性酵母氧化还原活性酶,从而导致对不可恢复的分流产品的通量显着损失。 我们的初步努力导致了中间Nepetalactol的产品滴度增加,并提出更多 针对途径中不同中间体的全球方法将导致重大改善。这 协作提案将利用新合成的自然产品生物合成的唐实验室专业知识 SGTC为酵母开发的生物工具。这将为完整重组重要的道路铺平道路 酵母中的MIA,以及迄今未知的MIA生物合成途径涉及严格生酰胺。 我们将共同解决四个目标:1)使用高通量途径构造以提高基线 生产严重生氨酸; 2)为严格os键和其他钥匙建立代谢物响应性增长筛选 生物合成途径中间体; 3)使用新的基因组工程工具快速创建,屏幕和 从改进的基线开始,可以实现高水平的严格辛定产生的基因型酵母菌菌株 拉紧; 4)复杂MIA的异源生产和下游途径探索,例如 Vinblastine和camptothecin,从严格辛汀开始。

项目成果

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