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通过改造P450scc催化微环境提高酿酒酵母孕烯醇酮产量的代谢工程
《Systems Microbiology and Biomanufacturing》：Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae for enhanced pregnenolone production through engineering the P450scc catalytic microenvironment
【字体： 大 中 小 】 时间：2026年10月01日 来源：Systems Microbiology and Biomanufacturing 3.5
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摘要孕烯醇酮是一种重要的类固醇前体，具有广泛的医药应用。然而，其传统生产主要依赖于从植物来源的薯蓣皂素半合成，这与资源限制和高生产成本相关。在本研究中，通过优化细胞内铁利用、血红素生物合成和 NADPH 再生，系统地构建了一个产孕烯醇酮的酿酒酵母（Saccharomyces
孕烯醇酮是一种重要的类固醇前体，具有广泛的医药应用。然而，其传统生产主要依赖于从植物来源的薯蓣皂素半合成，这与资源限制和高生产成本相关。在本研究中，通过优化细胞内铁利用、血红素生物合成和 NADPH 再生，系统地构建了一个产孕烯醇酮的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株，以改善支持植物来源 P450scc 系统（CYP87A4）的细胞内环境。首先，铁稳态网络的工程化改造表明，过表达AFT2结合删除CCC1使孕烯醇酮产量增加至 18.87 mg/L，较亲本菌株提高了 30.05%。随后，通过过表达HEM13和删除SHM1增强血红素生物合成，使细胞内血红素含量增加 72.70%，并进一步将孕烯醇酮产量提高至 25.00 mg/L。为了加强还原力供应，评估了几种 NADPH 生成酶。共同过表达POS5和ZWF1被证明是最有效的策略，使细胞内 NADPH 含量和 NADPH/NADP?比值分别增加 70.98% 和 105.00%，并将孕烯醇酮产量提高至 32.58 mg/L。最后，通过单因素实验和 L9(34) 正交设计优化了发酵条件。在 20 g/L 葡萄糖、40 g/L 混合氮源、1% 接种量、24 小时种子培养时间和补充 0.3 g/L K?的最佳条件下，孕烯醇酮滴度达到 48.66 mg/L，较工艺优化前增加了 49.36%。这些结果表明，协调改造铁代谢、血红素生物合成和 NADPH 再生可以改善与 CYP87A4 功能相关的细胞内条件，并为提高微生物生产类固醇前体提供了一项有前途的策略。
孕烯醇酮是一种重要的类固醇前体，具有广泛的医药应用。然而，其传统生产主要依赖于从植物来源的薯蓣皂素半合成，这与资源限制和高生产成本相关。在本研究中，通过优化细胞内铁利用、血红素生物合成和 NADPH 再生，系统地构建了一个产孕烯醇酮的酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）菌株，以改善支持植物来源 P450scc 系统（CYP87A4）的细胞内环境。首先，铁稳态网络的工程化改造表明，过表达AFT2结合删除CCC1使孕烯醇酮产量增加至 18.87 mg/L，较亲本菌株提高了 30.05%。随后，通过过表达HEM13和删除SHM1增强血红素生物合成，使细胞内血红素含量增加 72.70%，并进一步将孕烯醇酮产量提高至 25.00 mg/L。为了加强还原力供应，评估了几种 NADPH 生成酶。共同过表达POS5和ZWF1被证明是最有效的策略，使细胞内 NADPH 含量和 NADPH/NADP?比值分别增加 70.98% 和 105.00%，并将孕烯醇酮产量提高至 32.58 mg/L。最后，通过单因素实验和 L9(34) 正交设计优化了发酵条件。在 20 g/L 葡萄糖、40 g/L 混合氮源、1% 接种量、24 小时种子培养时间和补充 0.3 g/L K?的最佳条件下，孕烯醇酮滴度达到 48.66 mg/L，较工艺优化前增加了 49.36%。这些结果表明，协调改造铁代谢、血红素生物合成和 NADPH 再生可以改善与 CYP87A4 功能相关的细胞内条件，并为提高微生物生产类固醇前体提供了一项有前途的策略。
