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萜类

  单萜类化合物被普通用作香料、抗菌药物和杀虫剂,迩来,它们的操纵仍然扩展到包含高密度燃料、可再生凑集物和绿色塑料。然而,从自然资源中提取单萜类化合物不行知足日益延长的需求,这促使人们正在微生物中举办生物手艺临盆。单萜合成酶是将典范的10碳萜前体香叶酰二磷酸(GPP)转化为单萜,催化底物的重排,天生大批的差别单萜类化合物。GPP自身由两个C5单位,二甲基烯丙基二磷酸(DMAPP)和异戊二磷酸(IPP)调解而成。将IPP进一步增加到GPP中,天生15碳的法尼酯二磷酸(FPP),它是倍半萜(C15)、二萜(C20)、众烯醇、泛醌和甾醇的前体。

  为了征服酵母自然代谢机合和调控对单萜临盆的限度,Codruta Ignea等树立了一个正交的途径。因为Erg20p可能通过FPP将GPP连绵回根蒂代谢以及为了杀青正交性,新途径只可与从酵母根蒂代谢有一个分支点,且合成途径必需不涉及GPP。而正在差别的番茄种类中存正在一种酶,可能将GPP的顺式异构体,橙花基二磷酸(NPP)转化为单萜类。其它,基于Schilmiller[2]、Sallaud[3]、Vigil[4]等人的探究,一种顺式异戊烯基转动酶,二十二烷基磷酸合酶(S1 NPPS1)可能将DMAPP和IPP缩合为顺式构型NPP。诈骗NPP行动代替底物,Codruta Ignea等树立了单萜类临盆的正交途径。

  合成生物学正在诈骗微生物临盆有价格的化学物质时会干与底盘生物的自然代谢途径,以平均所需化学物质的合成和生物量的滋长。然而,自然代谢的机合和调控仍然通过进化取得优化,以适当宿主生物体的特定需求,这导致将代谢通量从定向到合成所需产品的异种途径变得额外疾苦。征服这一袭击的一个处分计划是节减异种途径与底盘的自然代谢之间的相合。理思状况下,手机购彩异种途径必需与宿主途径正交,正交性的观念描画了编制组件正在不影响统一编制的其他组件本能的状况下爆发变动的技能。“正交”一词正在普通行使时透露独立性,但正在操纵于生物合成途径时,它仅透露为联系性最小,这是由于正交旅途依旧须要来自底盘的前体物质,是以,一个与根蒂代谢正交的通道一定与根蒂代谢的一个分支点交友。树立正交旅途有利于升高对旅途的驾御以及其本能。特别的分支点可用于创筑代谢阀,将通量重定向到正交旅途,并依照代谢形态或滋长阶段举办径态调理。

  酵母临盆FPP 衍生化合物(如倍半萜、青蒿素和法尼辛)的代谢工程仍然到达了工业化秤谌,然而,迄今为止,GPP衍生化合物的临盆恶果要低得众。导致这种低恶果的要素之一可以是酵母中异戊二烯生物合成途径,它会将IPP增加到GPP以天生异戊二烯前体物质FPP。该途径的一个超越特质是自然酵母异戊二烯转动酶Erg20p合成FPP的秩序性。Erg20p是一种双功用酶,催化该途径的两个贯串次序:它起首将DMAPP和IPP缩合变成GPP,然后再与一个IPP分子催化GPP缩合天生FPP。由于酵母不会自然发生其他GPP衍生化合物于是这有利于细胞的代谢经济。然而,Erg20p催化的秩序响应限度了GPP池,遏制了单萜类化合物的临盆。

  如图所示,灰色部门为非正交途径,GPP除了天生单萜类物质外,还会被Erg20p催化天生FPP以临盆异戊二烯。绿色部门为Codruta Ignea等计划的正交途径,该途径不涉及GPP的合成,而是将DMAPP与IPP合成为NPP来避免异戊二烯途径的影响

  合成生物学中底盘生物的自然代谢途径对新途径的影响不停是一个宏大遏制,Codruta Ignea等人的工行动处分这一题目供给了一个新的思绪,这种正交化途径计划希望处分更众化合物生物合成时低产出的题目。


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