Bioengineering of Oleaginous Yeast Yarrowia lipolytica for Lycopene Production
- 作者
- Rick W. Ye, Pamela L. Sharpe, Quinn Zhu
- DOI
- 10.1007/978-1-61779-918-1_9
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
在产油酵母Yarrowia lipolytica中实现番茄红素的异源生物合成
研究策略
将来自Pantoea stewartii的番茄红素合成基因crtE、crtB、crtI进行密码子优化，分别置于酵母启动子（FBAIN、GPDIN、EXP1）和终止子（LIP1、LIP2、OCT）控制下，构建整合载体pYCRTEBI，通过随机整合将三基因导入Yarrowia染色体，利用脂质积累条件生产番茄红素，并通过菌落颜色筛选高产菌株。
研究路线图
核心内容
本研究在产油酵母Yarrowia lipolytica中实现了番茄红素的异源生物合成。研究者将来源于Pantoea stewartii的番茄红素合成基因crtE、crtB、crtI进行密码子优化，分别置于FBAIN、GPDIN、EXP1启动子和LIP1、LIP2、OCT终止子控制下，构建含三个表达盒的整合载体pYCRTEBI，通过随机整合将其导入Yarrowia lipolytica Y2224基因组。转化子经菌落颜色筛选获得产番茄红素的菌株，随后在含80 g/L葡萄糖的HGM培养基中培养4天以促进脂质积累和番茄红素合成。研究巧妙利用了产油酵母脂质积累的代谢优势来储存亲脂性番茄红素，并以颜色作为快速表型筛选标记。该工作证明细菌来源的crt基因可在Yarrowia中功能表达并有效合成番茄红素，为利用酵母生产其他类胡萝卜素和脂溶性化合物提供了可行的策略参考。
创新点
利用产油酵母的脂质积累代谢优势来合成亲脂性番茄红素；采用三基因共表达整合策略；利用颜色作为表型标记快速筛选高产菌株。
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Yarrowia lipolytica Y2224 (Ura-) | 类异戊二烯/番茄红素生物合成途径 | crtE | GGPP合酶（geranylgeranyl diphosphate synthase） | 催化 | 来自Pantoea stewartii，密码子优化，由FBAIN启动子驱动 |
| Yarrowia lipolytica Y2224 (Ura-) | 类异戊二烯/番茄红素生物合成途径 | crtB | 八氢番茄红素合成酶（phytoene synthase） | 催化 | 来自Pantoea stewartii，密码子优化，由GPDIN启动子驱动 |
| Yarrowia lipolytica Y2224 (Ura-) | 类异戊二烯/番茄红素生物合成途径 | crtI | 八氢番茄红素脱饱和酶（phytoene desaturase） | 催化 | 来自Pantoea stewartii，密码子优化，由EXP1启动子驱动 |
| Yarrowia lipolytica Y2224 (Ura-) | — | — | — | 调控 | 启动子FBAIN、GPDIN、EXP1及终止子LIP1、LIP2、OCT用于基因表达调控 |
关键发现
论文详细描述了构建含FBAIN::crtE::LIP1、GPDIN::crtB::LIP2和EXP::crtI::OCT三基因表达盒的整合载体pYCRTEBI，转化Yarrowia lipolytica Y2224后获得产番茄红素的菌株。在50 mL FM培养基中于30°C、250 rpm培养2天后，将细胞转入含80 g/L葡萄糖的HGM培养基，在30°C、225 rpm下培养4天以促进脂质积累和番茄红素生产。但文中未报道具体的番茄红素产量数据。
研究结论
研究证明通过将细菌crtE/crtB/crtI基因整合到Yarrowia lipolytica基因组，并利用其脂质积累条件，可以有效生产番茄红素，为酵母生产其他类胡萝卜素及脂溶性化合物提供了方法学参考。