Bakkersgist, Saccharomyces cerevisiae, is uitgebreid ontwikkeld om een ​​grote verscheidenheid aan chemicaliën te produceren die niet van nature door gist worden geproduceerd, waaronder het belangrijke monomeer voor synthetisch rubber, isopreen. Alle organismen zijn echter van nature geëvolueerd voor een betere overleving in plaats van gemaximaliseerde biosynthese van producten van menselijk belang. S. cerevisiae is geen uitzondering. Verminderde celgroei werd waargenomen tijdens de engineering door compartimentering van de route voor verbeterde isopreenbiosynthese.

Om dit probleem aan te pakken, hebben onderzoekers van het College of Chemical and Biological Engineering van de Zhejiang University een op temperatuur reagerend dynamisch controlesysteem ontwikkeld om de starttijd van de biosynthese van isopreen tijdens de fermentatie te regelen. Deze studie is online gepubliceerd in Frontiers of Chemical Science and Engineering .

De natieve transcriptionele activator Gal4p van S. cerevisiae werd ontwikkeld om temperatuurgevoeligheid te krijgen en ondertussen werd de expressie ervan aangedreven door een heat-shock-promotor. Op deze manier werd een dubbel temperatuurregelsysteem ontwikkeld, waarvan de toepassing leidde tot beperkte expressie van pathway-genen bij de optimale temperatuur voor celgroei (30 ° C) en verhoogde genexpressie wanneer de kweektemperatuur werd overgeschakeld naar de optimale temperatuur voor isopreensynthese (37 °C).

De "koudegevoelige" Gal4p-mutant die de belangrijkste regulerende rol speelt, werd gecreëerd door de Nobelprijswinnende gerichte evolutietechnologie. Om een ​​snelle en nauwkeurige selectie van de mutanten met temperatuurgevoeligheid uit de bibliotheek van willekeurige mutanten met duizenden mutanten mogelijk te maken, werd een op groei geïndiceerde screeningsmethode met hoge doorvoer vastgesteld op basis van de cytotoxiciteit van 5-fluorouridine gevormd door URA3-gekatalyseerde omzetting van 5- fluoro-orotic zuur. De negatieve correlatie tussen Gal4p-activiteit bij een bepaalde temperatuur en de biomassa van 5-fluorouridine-accumulerende stammen maakte de selectie mogelijk van Gal4p-mutanten met een lagere activiteit bij 30 °C en een hogere activiteit bij 37 °C.

Toen de "koudegevoelige" Gal4p-mutant tot expressie werd gebracht onder de controle van een heat-shock-promotor, werd de regulerende activiteit bij de permissieve temperatuur verder verhoogd vanwege het verhoogde expressieniveau en de basale expressie van de pathway-genen bij de restrictieve temperatuur verder werd verminderd. Het gebruik van deze dubbele temperatuurregelingsstrategie leidde tot respectievelijk 34,5% en 72% verbeteringen in celgroei en isopreenproductie van S. cerevisiae. Deze studie rapporteert de creatie van de eerste koudegevoelige varianten van Gal4p door gerichte evolutie en biedt een dubbel temperatuurcontrolesysteem voor gistengineering dat ook bevorderlijk kan zijn voor de biosynthese van andere hoogwaardige natuurlijke producten. + Verder verkennen

Transcriptioneel regulatiemechanisme van de biosynthese van plantenpectine