近日，《自然·通訊（Nature Communications）》線上發(fā)布了中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳市農(nóng)牧業(yè)基因組研究所黃三文精英團(tuán)隊(duì)和美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作研究的成效，科學(xué)研究揭露了二種不一樣的消除酶底物抑止的代謝工程對(duì)策，搭建了高效率異源微生物生成胡羅卜素的細(xì)胞工廠。該分析為在細(xì)胞工廠清除底物抑止生產(chǎn)制造高使用價(jià)值化學(xué)物質(zhì)科學(xué)研究給予參照。該畢業(yè)論文被雜志期刊評(píng)比為生物科技與方式行業(yè)“50篇優(yōu)秀論文”之一。

　　近些年，伴隨著合成生物學(xué)的迅猛發(fā)展，運(yùn)用微生物菌種設(shè)計(jì)方案和建立人造體細(xì)胞發(fā)醇生產(chǎn)制造綠色植物天然產(chǎn)物，已做為一種翠綠色高效率的新式生產(chǎn)模式被科技界及工業(yè)領(lǐng)域認(rèn)同?？墒俏⑸锞N異源微生物生成天然產(chǎn)物的高效率常常遭受酶管控的危害。酶底物抑制效應(yīng)是限定化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)出率的首要要素之一。當(dāng)?shù)孜餄舛戎颠^(guò)高，超出某一閥值時(shí)，會(huì)開(kāi)啟底物抑制效應(yīng)，進(jìn)而減少酶化學(xué)反應(yīng)速率，危害總體目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)的生成。現(xiàn)階段在合成生物學(xué)和代謝工程行業(yè)，針對(duì)怎樣合理消除底物抑止還未普遍報(bào)導(dǎo)，尤其是底物抑止產(chǎn)生在天然產(chǎn)物微生物生成方式的正中間流程。

　　科技人員以解脂耶氏酵母菌異源微生物生成β-胡羅卜素為例子，報(bào)導(dǎo)了二種不一樣的消除酶底物抑止的代謝工程對(duì)策。科學(xué)研究初次發(fā)覺(jué)番茄素環(huán)化酶具備底物抑制效應(yīng)，濃度較高的的底物番茄素對(duì)該酶有明顯抑止，變成解脂耶氏酵母菌中胡羅卜素微生物生成的關(guān)鍵短板。第一種對(duì)策是對(duì)于番茄素環(huán)化酶的蛋白質(zhì)工程。改進(jìn)后的突變體Y27R可以徹底消除底物抑止而且不減少酶促反應(yīng)，促使β-胡羅卜素生產(chǎn)量明顯提升且可選擇性做到98%。第二種對(duì)策是創(chuàng)建良姜基香葉基焦磷酸合酶受體的流量控制器，管控新陳代謝總流量，限定番茄素生成速度，將其濃度值操縱在抑止水準(zhǔn)下，與此同時(shí)在沒(méi)有開(kāi)啟底物抑止的條件下，保證 充足多的新陳代謝總流量用以總體目標(biāo)化學(xué)物質(zhì)生成，得到了與第一種對(duì)策類似的β-胡羅卜素滴度和可選擇性。二種代謝工程對(duì)策被證實(shí)同樣合理地消除了底物抑止，可以高效率生產(chǎn)制造β-胡羅卜素，最后促使β-胡羅卜素的生產(chǎn)量超過(guò)了39.5克/升。

　　該科學(xué)研究取得了我國(guó)關(guān)鍵科研開(kāi)發(fā)方案的支助。

　　全文連接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28277-w