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The construction and optimization of engineered yeast chassis for efficient biosynthesis of 8-hydroxygeraniol

mLife 2023年第4期2卷 438-449页

作者： Yu Zhang Mengdi Yuan Xinxin Wu Qiuhui Zhang Yuzhu Wang Liming Zheng Tsan-Yu Chiu huiming Zhang Lei Lan Feng Wang Ying Liao Xuemei gong Shirui Yan Yun Wang Yue Shen Xian Fu BgI Research ShenzhenChina BgI Research HangzhouChina guangdong Provincial Key Laboratory of genome Read and Write BGI ResearchShenzhenChina BgI Research ChangzhouChina

Microbial production of monoterpenoid indole alkaloids(MIAs)provides a sustainable and eco-friendly means to obtain compounds with high pharmaceutical ***,efficient biosynthesis of MIAs in heterologous microorganisms is hindered due to low supply of key precursors such as geraniol and its derivative 8-hydroxygeraniol catalyzed by geraniol 8-hydroxylase(g8h).In this study,we developed a facile evolution platform to screen strains with improved yield of geraniol by using the SCRaMbLE system embedded in the Sc2.0 synthetic yeast and confirmed the causal role of relevant genomic *** genome mining,we identified several g8h enzymes that perform much better than the commonly used Crg8h for 8-hydroxygeraniol production in *** further showed that the N-terminus of these g8h enzymes plays an important role in cellular activity by swapping ***,the combination of the engineered chassis,optimized biosynthesis pathway,and utilization of g8h led to the final strain with more than 30-fold improvement in producing 8-hydroxygeraniol compared with the starting ***,this study will provide insights into the construction and optimization of yeast cells for efficient biosynthesis of 8-hydroxygeraniol and its derivatives.

关键词： 8-hydroxygeraniol biosynthesis g8h SCRaMbLE synthetic yeast

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车前叶蓝蓟毛状根的诱导以及转录组分析发掘紫草素合成正相关基因

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引用

作者：郭玉敏南京大学

学位级别：硕士

紫草素类化合物(alkannin/shikonin and their derivatives)是存在于紫草族(***)植物根部的一类天然活性物质。这类化合物不仅是著名的天然红色色素,还是一种重要的药用天然产物,具有抗菌、消炎、促进伤口愈合等作用。目前,国内外对于... 详细信息

紫草素类化合物(alkannin/shikonin and their derivatives)是存在于紫草族(***)植物根部的一类天然活性物质。这类化合物不仅是著名的天然红色色素,还是一种重要的药用天然产物,具有抗菌、消炎、促进伤口愈合等作用。目前,国内外对于紫草素类化合物的研究主要集中于硬紫草、新疆软紫草、滇紫草等紫草科(Boraginaceae)植物。车前叶蓝蓟(Echiunmplantagineum)属紫草科蓝蓟属(Echium)的草本灌木,具有易种植,繁殖快,环境适应性强等优点。以前研究发现车前叶蓝蓟的根部,以及诱导获得的愈伤组织都能够合成紫草素类化合物。因此,本研究结合所在课题组已有的关于紫草科植物生产紫草素类化合物的研究背景,首先诱导了车前叶蓝蓟的毛状根诱导体系;其次,还利用转录组分析发现了一些车前叶蓝蓟中与紫草素合成正相关的基因。具体结果如下:1.本研究使用发根农杆菌ATCC15834成功诱导了车前叶蓝蓟毛状根体系,为代谢工程规模化生产紫草素类化合物以及相关转基因研究提供了一定的基础。2.本研究利用RNA-seq技术对车前叶蓝蓟不同时间点的幼根及幼叶、成熟主根不同部分的样品进行了转录组测序与分析,de novo组装获得121004个Unigenes基因,N50长度达2.1kb。对de novo组装结果进行基因本体和通路分析以及各样品间的Unigenes表达量分析,共获得1088个Unigenes基因可能与紫草素生物合成正相关的候选基因,从中选取g8h基因集(推测属于紫草素合成代谢途径)以及12OPR基因集(属于茉莉酸甲酯代谢途径)进行后续研究。3.进一步的进化分析与表达水平比较,分别筛选得到g8h-CL14070.1基因拷贝以及12OPR-CL430.3基因拷贝,并对两个拷贝的开放阅读框区(open reading fram,ORF)进行全长扩增,获得了它们的全长CDS序列。综上所述,本研究为车前叶蓝蓟中紫草素合成分子代谢的研究奠定了一定基础,并且为代谢工程规模化生产紫草素类化合物以及相关转基因研究提供了一定的基础。

关键词：车前叶蓝蓟紫草素毛状根转录组 g8h 12OPR

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