高级醇 · 代谢工程文献库

← 返回列表

Biosynthesis of a ganoderic acid in Saccharomyces cerevisiae by expressing a cytochrome P450 gene from Ganoderma lucidum

作者
Wen-Fang Wang, Han Xiao, Jian-Jiang Zhong
单位
State Key Laboratory of Microbial Metabolism, Joint International Research Laboratory of Metabolic & Developmental Sciences, and Laboratory of Molecular Biochemical Engineering & Advanced Fermentation Technology, School of Life Sciences and Biotechnology, Shanghai Jiao Tong University
杂志
Biotechnology and Bioengineering（2018）
DOI
10.1002/bit.26583
所属领域
合成生物学
关键词
Saccharomyces cerevisiaeTriterpenoidcytochrome P450 monooxygenase (CYP450)medicinal mushroomsecondary metabolite biosynthesissynthetic biology
阅读原文
查看 PDF 原文

解决的核心问题

灵芝酸（GA）具有抗肿瘤等药理活性，但天然产生菌灵芝遗传操作困难、生长缓慢，且从羊毛脂醇到灵芝酸的生物合成途径长期不清楚，难以高效生产。

研究策略

以酿酒酵母为异源宿主，采用体内筛选策略，系统筛选来自灵芝的72个细胞色素P450候选基因，在羊毛脂醇高产菌株中表达，鉴定出CYP5150L8能氧化羊毛脂醇产生灵芝酸HLDOA，并结合体外酶学实验解析其催化步骤。

研究路线图

研究问题：灵芝酸
天然产量低且途径不明
策略：酿酒酵母为
异源宿主+体内筛选
关键改造①：YL-T3菌株
MVA途径强化
关键改造②：体内筛选
72个CYP450候选基因
鉴定的关键酶：
CYP5150L8（C-26氧化）
结果：HLDOA产量
14.5 mg/L（120h）
体外验证：羊毛脂醇→HLDO
→HLDA→HLDOA三步氧化
结论：首次异源合成
灵芝酸HLDOA
意义：阐明GA途径
构建高产细胞工厂基础
Text is not SVG - cannot display

下载 .drawio 源文件

核心内容

灵芝酸因具有抗肿瘤等药理活性而备受关注，但其天然产生菌灵芝遗传操作困难且生长缓慢，从羊毛脂醇到灵芝酸的生物合成途径长期不清楚，严重限制了高效生产。本研究以高产羊毛脂醇的酿酒酵母YL-T3为底盘，采用体内筛选策略系统表达了来自灵芝的72个细胞色素P450候选基因，成功鉴定出首个参与灵芝酸生物合成的P450酶CYP5150L8。过表达cyp5150l8后，重组酵母在YPD40培养基中120小时可产生14.5 mg/L的灵芝酸HLDOA，较YPD培养基（96小时11.2 mg/L）产量提升约45%，且细胞密度提高约25%。体外酶学实验进一步证明，CYP5150L8能够催化羊毛脂醇经HLDO和HLDA中间体进行C-26位的三步连续氧化生成HLDOA。该工作首次在异源宿主中实现了灵芝酸的从头生物合成，阐明了灵芝酸生物合成途径中关键的第一步氧化反应，为后续解析完整途径以及构建高产灵芝酸细胞工厂奠定了重要基础。

创新点

['首次实现灵芝酸的异源生物合成', '鉴定出第一个参与灵芝酸生物合成的CYP450酶CYP5150L8', '证明CYP5150L8催化羊毛脂醇C-26的三步连续氧化']

研究对象（6）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
Saccharomyces cerevisiae YL-T3 甲羟戊酸途径 tHMG1 截短HMG-CoA还原酶 催化 过表达增强前体供给
Saccharomyces cerevisiae YL-T3 甲羟戊酸途径 ERG20 法尼基焦磷酸合酶 催化 过表达
Saccharomyces cerevisiae YL-T3 甲羟戊酸途径 ERG9 角鲨烯合酶 催化 过表达
Saccharomyces cerevisiae YL-T3 甲羟戊酸途径 ERG1 角鲨烯环氧酶 催化 过表达
Saccharomyces cerevisiae YL-T3 灵芝酸生物合成 cyp5150l8 CYP5150L8 催化 催化羊毛脂醇C-26三步氧化为HLDOA（关键酶）
Saccharomyces cerevisiae YL-T3 细胞色素P450电子传递 gl20687 细胞色素P450还原酶(CPR) 能量供给 为CYP5150L8提供电子

关键发现

  1. 通过体内筛选72个灵芝CYP450基因，发现过表达cyp5150l8能在酿酒酵母中产生HLDOA
  2. 最终产量14.5 mg/L（120 h，YPD40培养基），YPD培养基中96 h达11.2 mg/L
  3. YPD40比YPD细胞密度高约25%，产量高约45%
  4. HLDOA分子式为C30H48O3，ESI m/z 439.3575
  5. 体外实验证明CYP5150L8催化羊毛脂醇经HLDO、HLDA三步氧化生成HLDOA。

研究结论

本研究成功在酿酒酵母中异源合成了灵芝酸HLDOA，最终产量14.5 mg/L，首次鉴定了灵芝中负责羊毛脂醇C-26三步氧化的细胞色素P450酶CYP5150L8，为阐明灵芝酸生物合成途径及构建高产细胞工厂奠定了基础。

源文件 10.1002%bit.26583.md · 53818 字符 · 抽取模型 deepseek-v4-flash · 24063 token