酶底物抑制效應是影響微生物異源生物合成天然產物效率的主要因素之一，尤其是存在于生物合成途徑的中間環節時，特別不利于目標產物的合成。然而如何有效去除底物抑制目前報道不多。近期，我國科學家構建了高效異源生物合成類胡蘿卜素的細胞工廠，研究成果發表在《Nature Communications》期刊，標題為“Removal of lycopene substrate inhibition enables high carotenoid productivity in Yarrowia lipolytica”。

高濃度的底物番茄紅素對番茄紅素環化酶有強烈的抑制作用，是利用解脂耶氏酵母生物合成類胡蘿卜素的主要限制因素。為了克服這個瓶頸，研究人員建立了兩種獨立的方法：第一種是通過蛋白質工程對番茄紅素環化酶進行改良，獲得的突變體Y27R能夠完全解除底物抑制且不降低酶活性；第二種是建立一個調控代謝的流量控制器，限制番茄紅素合成速率，從而控制其濃度處于抑制水平之下，在不觸發底物抑制的前提下，確保足夠多的代謝流量用于合成β-胡蘿卜素。這兩種方法都能高效生產β-胡蘿卜素，最終使得β-胡蘿卜素的產量達到了39.5克/升。

該研究以解脂耶氏酵母異源生物合成β-胡蘿卜素為例，揭示了兩種獨立的幾乎完全解除底物抑制的代謝工程策略，為在細胞工廠消除底物抑制生產高價值化合物提供了參考。

論文鏈接：

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

注：此研究成果摘自《Nature Communications》期刊，文章內容不代表本網站觀點和立場，僅供參考。

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