启动子工程联合N端甲硫氨酸修饰提高紫杉二烯在莱茵衣藻叶绿体中的生物合成

《Marine Drugs》：Promoter and N-Terminus Engineering of the Chlamydomonas Chloroplast Protein for Taxadiene Production

　　紫杉二烯是一种二萜烃，是紫杉醇（一种至关重要的抗癌药物）生物合成途径中的第一个关键中间体。其高效生产仍是异源生产紫杉醇的主要瓶颈。尽管叶绿体提供了丰富的萜类前体，但在此细胞器中表达的异源酶会被快速降解。本研究表明，启动子工程结合N端修饰，能够实现紫杉二烯在莱茵衣藻叶绿体中的生物合成，并使其在双相培养的十二烷覆盖层中积累。相较于atpA启动子，在psaA启动子下表达紫杉二烯合酶（TS）使紫杉二烯产量提高了5.6倍（从1.9 μg/L增至10.7 μg/L）。在紫杉二烯合酶的N端添加甲硫氨酸，使产量提升至26.7 ± 1.3 μg/L，比atpA菌株提高了14倍；在第6天，修饰菌株保留了约30%的TS，而未修饰菌株仅保留不到10%，表明该修饰减缓了蛋白质周转。优化光照、乙酸、温度、接种密度和茉莉酸甲酯补充，使产量进一步增加6.9倍，达到185.5 ± 4.4 μg/L，约为初始atpA菌株的98倍。因此，N端甲硫氨酸工程为稳定叶绿体表达的酶提供了一种简便策略。