La levadura de panadería, Saccharomyces cerevisiae, ha sido ampliamente diseñada para producir una gran variedad de productos químicos que la levadura no produce de forma natural, incluido el importante monómero del caucho sintético, el isopreno. Sin embargo, todos los organismos evolucionan naturalmente para una mejor supervivencia en lugar de una biosíntesis maximizada de productos de interés humano. S. cerevisiae no es una excepción. Se observó un crecimiento celular deteriorado durante su ingeniería mediante la compartimentación de vías para mejorar la biosíntesis de isopreno.

Para abordar este problema, investigadores de la Facultad de Ingeniería Química y Biológica de la Universidad de Zhejiang han desarrollado un sistema de control dinámico sensible a la temperatura para regular el tiempo de iniciación de la biosíntesis de isopreno durante la fermentación. Este estudio fue publicado en línea en Frontiers of Chemical Science and Engineering .

El activador transcripcional nativo Gal4p de S. cerevisiae fue diseñado para ganar sensibilidad a la temperatura y, mientras tanto, su expresión fue impulsada por un promotor de choque térmico. De esta manera, se desarrolló un sistema de regulación de temperatura dual, cuya aplicación condujo a una expresión limitada de los genes de la vía a la temperatura óptima para el crecimiento celular (30 °C) y una expresión génica mejorada cuando la temperatura de cultivo se cambió a la temperatura óptima para el crecimiento celular. síntesis de isopreno (37 °C).

El mutante Gal4p "sensible al frío" que juega el papel regulador clave fue creado por la tecnología de evolución dirigida ganadora del premio Nobel. Para facilitar la selección rápida y precisa de los mutantes con sensibilidad a la temperatura de la biblioteca de mutantes aleatorios que contiene miles de mutantes, se estableció un método de detección de alto rendimiento indicado para el crecimiento basado en la citotoxicidad de la 5-fluorouridina formada por la conversión catalizada por URA3 de 5- ácido fluoro-orótico. La correlación negativa entre la actividad de Gal4p a cierta temperatura y la biomasa de las cepas que acumulan 5-fluorouridina permitió la selección de mutantes de Gal4p con menor actividad a 30 °C y mayor actividad a 37 °C.

Cuando el mutante Gal4p "sensible al frío" se expresó bajo el control de un promotor de choque térmico, su actividad reguladora a la temperatura permisiva aumentó aún más debido al nivel de expresión mejorado y la expresión basal de los genes de la vía a la temperatura restrictiva. se redujo aún más. El empleo de esta estrategia de control de temperatura dual condujo a mejoras del 34,5 % y 72 % en el crecimiento celular y la producción de isopreno de S. cerevisiae, respectivamente. Este estudio informa sobre la creación de las primeras variantes sensibles al frío de Gal4p por evolución dirigida y proporciona un sistema de control de temperatura dual para la ingeniería de levadura que también puede ser propicio para la biosíntesis de otros productos naturales de alto valor. + Explora más

Mecanismo regulador transcripcional de la biosíntesis de pectina vegetal