ベータカロチンの合成方法

カロチノイド色素are orange-coloured カロチノイド色素primarily found でfruits, vegetables, とalgae. β-carotene, としてのmember ののtetrapterene family, possesses significant biological value, serving as an antioxidant に強化human immunity とexhibiting anti-cancer properties [1]. It はalso a precursor にvitamでのとhas numerous applications でpharmaceuticals, nutritional supplements, cosmetics, とfood [2]. With のcontinuous improvement のpeople'の健康意識、栄養補助食品の市場価値は徐々に増加しており、市場の見通しは有望である。嫌い広範な注目カロチノイド色素は、特にβ-carotene、アスタキサンチン、リコピン、ルテイン。世界のカロテノイド市場規模は2022年の20億米ドルから2027年には270億米ドルに成長し、年平均成長率(cagr)は5.7%になると予測されています。

現在、生産のβ-carotene主には自然抽出に頼って、合成化学、微生物合成[3]。天然抽出では、一般的に植物、野菜、藻類からカロテノイドを抽出するが、精製プロセスが難しく、収率が低い。化学合成は多段階反応、環境に優しいプロセス、副生成物や有害物質の生成などの問題に直面しています。微生物合成は、高い製品歩留まり、副生成物の生成なし、低生産コスト、穏やかな生産条件、労働要件の削減、環境に優しいプロセスなどの利点を提供します。このため、建設微生物のβの細胞工場heterologous合成-caroteneが際立っている研究者の注目を集めている。

多くの生物学的機能性により需要がβ-caroteneは、早いテンポで増え続けているnecessitating新biotechnological開発生産ホーム。合成する過程で研究β-carotene合成生物学使用は著しい進展を遂げしているが、革新的な代謝プロジェクトなど戦略発酵のoptimisation条件やシャシーセル選択の多様化大幅に増え収量β-carotene。しかし、バイオテクノロジーの限界により、工業規模の生産にはまだ大きなギャップがあります。だから、本稿评论physicochemical特性、biosynthetic代謝経路を持つの現職研究の現状をβ-carotene、体系的に合成する過程でsummarises代謝工学対策β-carotene、挑戦と今後の調査のための方向性を識別するとβ-carotene合成生物学技術を用い技術です研究では参照微生物造営セル工場の提供をβ-caroteneなど自然製品だった。

1物理的および化学的性質および機能

β-caroteneはisoprenoid化合物、脂肪にようかいするカロテノイド微生物と植物をみつけ化学式C40H56を包み、536.88の分子量の融点は約178°C。β-caroteneはtetrapterone化合物の8ブチルゴムユニットで构成2β-carotenoidロード・オブ・ザ・リングを完全に炭素と水素原子・分子核心構造40つの炭素原子を含んでいる。

自然界で最もβ-carotene all-trans形式に存在する図1に示すように、cis構造に占める割合は小さい。β-Carotene高hydrophobicity lipophilicity展示・共役二重債券(外平債)や中央対称性のためていた[4]。β-Caroteneは各種の溶剤異なるsolubilities、溶けやすい有機溶剤の中の化学クロロホルムなどアセトンでも水に溶けないわこの物質は光や熱に不安定で分解しやすく、低温で光から離れた場所で保管する必要がある[5]。抽出のβ-caroteneはこの抗酸化ビタミンCまたは2といった6-di-tert-butyl-p-cresolが往々にして添加さ酸化防止と分解し、向上した 安定を維持した。

β-carotene複数の予防・治療影響疾患とは健康に人間。まず、β-caroteneは癌に対する予防効果とおもっている。研究によるとの間に大きな協会β-carotene吸気及び肺癌発病の危険、意味高等摂取量β-caroteneのリスクを削減するのに役立つ肺がん[6]。次に、β-caroteneも心血管系疾患防止机能を抑えることで能力をマクロファージのoxidatively低密度lipoproteinsで改定によって神はのアテローム性動脈硬化リスクを低減するために心血管疾患の発生率が減り、関連死亡事故[7]。

ベータカロチンは、強力な抗酸化物質として、人体の酸素フリーラジカルを除去することができ、非常に効率的な一重項酸素焼入れ能力を有しています。また、β-クリプトキサンチンとして化合物β-caroteneは重要な元のビタミンa、細胞分化でとても重要な役割を果たして游びをして、胚開発病気はドライアイの予防。また、免疫システムを強化し、感染に対する抵抗力を高めるのに役立ちます[8]。潜在の健康に良いといわれるβ-carotene引き続きされの开発運用βを豊富に含んだ機能の食品-caroteneはいつにも増して[9]が横行する。このための微生物細胞工場の発展効率よくβ合成-carotene重要biotechnological方法は市場を通じて申し込んで 価値がある。

2β-CaroteneBiosynthetic経路

Carotenoids are tetrapteroid compounds with an isopentenyl diphosphate (IPP) skeleton. The 生のβ-carotene is part ののカロテノイドbiosyntheticpathway. IPP とdimethylallyl diphosphate (DMAPP) are のinitial structural units ためのsynthesis のlycopene, β-carotene, とother carotenoids [10]. The synthesis のIPP とDMAPP primarily occurs through two pathways: のisoprenylation 経路とのisoprenyl-diphosphate 経路(IDP).  DMAPP)は初の合成トマトの红素構造台β-carotene、カロチノイド色素など[10]。ippとdmappの合成は主に細胞質のメバロン酸(mva)経路と色素体のエリトリトールリン酸メチル(mep)経路の2つの経路に由来する。βのbiosynthetic経路-carotene上流と下流をは大きく分けて、展望が優れて要素です上流の生合成経路では、mvaおよびmep経路を利用して5炭素前駆体ippを得て、ipp生合成モジュールを形成する。下流経路の変換に関わるものである糖前駆にβ-carotene、形成β-carotene biosyntheticモジュール(図2)。

2.1 ipp生合成モジュール

mva経路はほとんどの真核生物、古細菌、高等植物に存在する。解糖系で生成されるアセチルcoaを最初の基質として使用する。アセチルcoaの2分子はアセチルcoaチオラゼ(aact)によってアセチルcoa(アセトアセチルcoa)に変換され、アセチルcoaはアセチルcoa還元酵素(acar)によってaacoaに還元される。aacoaはアセチルcoaオキシダーゼ(aco)によってアセチルcoaに酸化され、最終生成物はmvaとなる。 ヒドロキシメチルグルタリルcoa合成酵素(hmgs)によって3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリルcoa (hmg-coa)が合成される。最後に、hmg-coaはヒドロキシメチルグルタリルcoaレダクターゼ(hmgr)によってmvaに還元される。hmgrはmva経路の主要な速度制限ステップを構成する不可逆的な反応である[11]。その後、複数の酵素の連続的な触媒作用により、mvaはリン酸化と脱炭酸によってippに変換されます。ippはイソペンテニル二リン酸イソメラーゼ(idi)によってdmappに異性化される。

mep経路は多くの細菌、藻類、植物に存在し、ピルビン酸とグリセロール-3-リン酸を基質として用いる。1-デオキシ-d-キシルロース-5-リン酸合成酵素(dxs)の触媒の下で、dxs)はdxpを形成する。次に、1-デオキシ- d-キシルロース-5-リン酸レダクトイソメラーゼ(dxr)がdxpをmepに変換し、さらに複数の酵素によってippとdmappに変換される。dxsとidiはイソペンテニル化経路におけるレート制限酵素と考えられている。酵素はβを増加させることができるの活跃を高める利回り-carotene[12]。カロテノイド合成に加えて、ippとdmappはアルテミシニン、オレアノール酸、スクアレンなど多くの重要な医薬品の前駆体でもある。

2.2β-Carotene生モジュール

βで-carotene生モジュール、IPPや声色下にcyclisation biocatalysis一連の酵素βを形成-carotene。合成β-carotene主が発生藻の叶绿体やているの微生物がいるのです具体的には、ippおよびdmapp分子は、mvaおよびmep経路によって生成され、連続した酵素反応を経て、ゲラニル二リン酸(gpp)、ファルネシル二リン酸(fpp)、ゲラニルゲラニル二リン酸(ggpp)を連続的に凝縮して形成する。 fpp)、およびゲラニルゲラニルピロリン酸(ggpp)。

ggppの2分子は、まずフィトエンシンターゼ(crtb)によってフィトエンに変換され、さらにフィトエンデサチュラーゼ(crti)によってリコピンに変換される。形成トマトの红素にcyclisedことができるβ-carotene下リコピン煤油炉含まれていβ-cyclase (CrtY)、あるいはとして大以外の合成カロチノイド色素前兆だの研究においては、CrtYBがいずれの場合にも可能なbifunctional酵素GGPP octahydrolycopeneとして変換しにcyclisingトマトの红素β-carotene[13]。mucor cirinelloidesのcarrpも、2つの異なる酵素活性を持つタンパク質であり、同時にオクタヒドロリコペン合成酵素とリコペンシクラーゼの触媒活性を示す[14]。また、磐境trifunctionalを発見酵素、CrtIBY、Aurantiochytrium spひずみKH105では、直接転換GGPPできるβ-carotene【15]。

3微生物合成するのに最近進めてβ-Carotene

その潜在商業βの値を-carotene、微生物セル工場建設で、β-carotene生産は日本史に関する本を増えている。分子生物技法を用いて、複数の鍵遺伝子型の多いβ-carotene合成経路は過剰な投与増加も目立っているβ細菌同士の-carotene蓄積で酵母、藻。現在まで名前がβメインシャシー微生物に起用された-carotene生産は、大腸菌Saccharomyces属cerevisiae、とLipolytikus brevis、など一部を相当を拝領する。具体的な修正方法と歩留まりを表1に示します。

大腸菌(escherichia coli)は、モデル微生物として広く用いられている。大腸菌は、その明確な遺伝的背景、簡単な遺伝子操作、および急速な成長のために、微生物の細胞工場を構築するための最も一般的なシャーシ細胞の一つとなり、理想的な宿主細胞となっています。大らRBS図書館の表現を制限する鍵利用遺伝子dxsはな、ブラウン管(crt)βで-carotene合成であればを増大β生産-carotene。総合規制crtoperon dxsますなの遺伝子の35%増加をもたらしているβ-carotene生産できます。[16]。ペントース前駆体のippと補因子は、テルペノイドの生産において2つの重要な因子である。そこで、ippの炭素フラックスを増加させるために、大腸菌のmep経路に速度制限酵素dxsを過剰発現させたところ、カロテノイドの収量が3.5倍に増加した[17]。

趙ら集積β-carotene合成の遺伝子Pantoea agglomeransこのゲノムを大腸菌、そして中央代謝設計モジュールへの供給を増やす前兆(IPP DMAPP)およびcofactors (ATP、NADPH)βが強化さ-carotene生産続いてfed-batch発酵し、β-carotene生産2.1 g / L[18]。mva経路はイソプレノイド化合物の合成に重要な可能性を秘めている。heterologous 01缔完全MVA経路β-carotene合成遺伝子大腸菌人工増えβ-carotene 465 0.0469 mg / L[19]に生産を外注文するまで雨水でせよう大腸菌ですけど翔央過剰発現し同時にMEPに送り経路MVA内IPPを増やし、GPP濃度がβの大幅な増加が目立つ-carotene生産最終発酵収益率は约32 g / L[20]。

Baker's酵母は、それが広く様々な高付加価値化合物を合成するためのホストとして工業生産に使用されていること、遺伝子操作のシンプルさと生産条件に対する耐性のために、安全な酵母株として広く認識されています。Saccharomyces cerevisiaeはは自然ば,βを産出すること-carotene、はsynthesise重要な予兆症状複合carotene-1 2、3、4、5、6、7、8、8、9 10-decahydro-1、10-dihydroxy-10-methoxy-9、10-dihydro-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、10-dihydroxy-1、助けることが

山野らのheterologous生産を初めて報道してβ-carotene Saccharomyces cerevisiaeは。生産リコピンとβを成し遂げ、によって-carotene crtEをcrtB、crtI、からcrtY遺伝子Pantoea ananatis;しかし、収益率は非常に低いが、わずか103μg / g[21]。さらにβを増やすため-caroteneの机械刈取VERWAALら規制鍵遺伝子と一応確立の表情β-carotene携帯Saccharomyces cerevisiae工場彼らはggppシンターゼとthmg1を過剰発現させ、最終的には組換えsaccharomyces cerevisiaeを産生した5.9 mg/g のβ-carotene [22]. Maintaining 代謝磁束balance and controllable gene expression during 生are critical ためthe efficient 生産のhigh-value-added chemicals. Xie etアルtook FPPa key metabolic intermediate でthe β-carotene bio合成pathway, as a node ためordered regulation, adjusting downstream flux, enhancing precursor supply, and inhibiting competitive pathways, achieving β-carotene 生産の376 mg/L through fermentation [23].

ファンら複数の代謝戦略を合わせて新陳代謝経路optimiseを、供給を高める先駆CoAアセチルに弱体化するergosterol合成路を拡大し、β-caroteneメモリを搭载。また、銅イオン誘導gal系を最適化して、saccharomyces cerevisiaeのバイオマスを増強した。戦略修正した末、β-caroteneタイターの約166 0.0469 mg / Lに達し、国内平均の5倍に親离変更前より[24]大人。

Lipolytically修正できない酵母は有望なnon-modelキノコです自然synthesiseβが-carotene大量のアセチルCoAを大きな脂質を積むことがコンテンツ作り始める前兆ですβから-caroteneはlipophilic化合物、補正されlipolytically酵母で優秀なホストコンピュータに過剰に分泌されるとなるとβ-carotene。現在、様々な遺伝子操作ツールが開発・活用され、工学的改変を行う研究者が増えています。過剰発現したとき最初景ら外因性の遺伝子Lipolytococcus酵母を建立β-carotene biosyntheticであればrate-limitingを黙殺してステップのMVA演出~代謝工学。また、麗な芸風をさらに脂質人工株の合成容量の増加、コピー部数鍵遺伝子の経路は、合成する過程で可能な人工株取得効率的β-carotene。Fed-batch発酵屈し2.7 g / Lβ-carotene。结果が示すβを促進増え細胞内脂質合成-carotene、表現複数の遗伝子の鍵は重要な戦略コピーを代謝磁束[25]強化しています

Gao used a strong promoter and overexpressed the β-carotene biosynthetic pathway, resulting でβ-carotene yields over 100 times higher than the wild-type strain. Using an optimised medium ためfed-batch fermentation, 4 g/L のβ-carotene was produced. This study indicates そのLipolysichlorella is an ideal host ためheterologous synthesis βの-carotene[26]. LARROUDE combined traditional metabolic 工学戦略with novel synthetic 生物学tools にenhance 脂質synthesis and gene copy number, and used optimal promoters to increase metabolic flux toward the MVのpathway, significantly improving β-carotene yield. Batch fed-batch fermentation yielded a total β-carotene 生産of 6.5 g/L [27]. The integration of metabolic 工学strategies with fed-batch fermentation processes provides a new アプローチためthe synthesis of carotenoids and other terpenoids using lipase-degrading yeast.

4 Optimisation戦略

革新や開発バイオテクノロジーβ-carotene訪朝団heterologously証言アチャサン)に急速にできるし、戦略性やウイルスなどの微生物Lipolytikus酵母と大腸菌、代謝工学を通じて・合成生物学技術βにする生産-carotene。増強方法を更に開拓するβ-carotene生産より远大な経済効果を実现革新代謝工学戦略は規定。いくつか現在、が確認されβ増進-carotene生産主にフォーカスNADPHやATP、CoAアセチル先駆供給に競争経路平定細胞区画拡張脂質総合(図3)。

4.1 nadphとatpの供給

atpとnadphはテルペノイドの生産に重要な補因子である。細胞内の補因子のレベルが代謝の流れを決定し、酵素反応に関与して化学平衡状態を調節する。したがって、のレベルを調整する細胞内cofactorsの代謝磁束対βを増進させることが出来る合成-carotene。nadphは生合成代謝に必要な還元等価物の主要な供給者であり、酸化ストレスから細胞を保護する必須の還元因子である。さらに、nadphは脂質分解酵母における脂質合成の主要な律速因子として報告されている[38]。

atpは生合成、代謝調節、細胞の成長維持に重要な役割を果たしている。細胞内のatp供給を調節することは、細胞代謝を効果的に調節することができます[39]。mvaおよびmep経路では、17以上の酵素反応と補酵素の再生が必要である。1分子のippをmva経路で合成すると、2分子のnadphと3分子のatpが消費されるのに対し、mep経路では3分子のnadphと2分子のatpが消費される[40]。例えば酵母では、hmgrによるhmg-coaのメチレングリコール酸への還元にはnadphが補因子として必要である[41]。

そのため研究者からは、βを高めることには未遂-carotene NADPH供給を増やしてだ趙らβを建立-carotene大腸菌合成経路とする中央代謝モジュールを考案しの増額ATPとNADPH供給を高めるβ生産-carotene。関連の遺伝子調整合成(ATP)、ペントースリン路をそして、tcaサイクルβ-carotene生産は21%増加して17%にそれぞれ39%となった。TCAのoptimisation結合およびPPPモジュール日の相乗効果で開扉β-carotene生産64%増額という結果を生んだβ利回り-carotene[18]。

liuらは、saccharomyces cerevisiaeにおけるnadphの潜在的な供給源を調査した。nadphを細胞質に供給するペントースリン酸経路に加えて、マンニトール回路、リンゴ酸アシダーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、およびグルタミン酸デヒドロゲナーゼはすべて、脂質生合成に使用されるsaccharomyces cerevisiaeにおいて細胞質nadphの生成に関与している[42]。カロテノイド生合成経路を調べました前駆β-caroteneはトマトの红素。でsun etal.' s研究、エンコードする遺伝子の表現規制されα-ketoglutarateデヒドロゲナーゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、aldolase B中部代謝モジュールNADPHやATPたが増加していき、リコピン増産76%を報道している、β生として洞察を提供するられる可能性-carotene(43)。

4.2前駆体アセチルcoaの供給を増やす

脂質分解性酵母はカロテノイド合成の理想的な宿主であり、mva経路の原料として機能する高い細胞内アセチルcoaフラックスを有する。テルペノイド化合物の合成には、十分なアセチルcoaの供給が重要である。内CoAアセチル供給拡大拡張βを促進する合成-carotene。細胞質中のほとんどのアセチルcoaは、atpからatpクエン酸リアーゼ(acl)によって産生され、その後ミトコンドリアからクエン酸によってオキサロ酢酸とアセチルcoaに切断される[44]。

細胞質におけるアセチルcoaの高濃度を維持するためには、クエン酸塩が加水分解のためにミトコンドリアから連続的に流出しなければならない。zhangらは、saccharomyces cerevisiaeでampdを過剰発現させ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼの活性を阻害し、それによってクエン酸とアセチルcoaの濃度を上昇させた[45]。ファンらはその効果を調べに細胞脱出acetyl-CoA供給量β-carotene生产heterologous PKを造営し/ PTA后経路を高めるペントースリンであれば内因glycolytic経路をおさえる効果を上げるSaccharomyces cerevisiaeはにacetyl-CoA供給達成に移ろβ-carotene、mg / L 105.94 mg / Lの収益を人工緊張が、比56%を示す上昇をコントロールひずみ[24]大人へ発送する。金異なる改善をめぐる対策を採っacetyl-CoのMVA経路された政治の中枢に入り、overexpressing TGL3、PXA1、MFE1、POT1、にPEX10脂肪酸力の强化β-oxidation、脂質の弱体化合成経路からアセチルCoAを回復脂質に関する節目炭素が増大するβ-carotene合成[46]経路があり

4.3脂質蓄積の増加

β-caroteneはlipophilic化合物主に細胞膜质と脂质飛沫に記憶されている。呉修正細胞膜大腸菌内に合成されの収容能力を膜工学を通じてして強化するものの、β-carotene、修正ながら膜态学と脂質合成経路は相乗効果を見せたが、2.9-fold増加という結果を生んだβ利回り-carotene[28]。趙ら増加を目指しβSaccharomyces cerevisiae-carotene蓄积量脂質代謝工学を高める含有量を使用することによって、異なる脂質代謝経路を設計しβ-carotene-producing製造できますステロールのoverexpressionがacyltransferases ARE1やARE2増えたβ-carotene环境下による生産量の削除phospholipase PAH1、DPP1て2倍LPP1β生産-carotene。この二つの戦略を明治23年)で2.4倍増えとなってβ-carotene[33]こせ原作に比べ生産。

lipolytic酵母は天然の油を生産する酵母であり、醸造所よりも適しています' s酵母が疎水性生産βでし-carotene。しかし、脂質合成とβ-carotene合成CoAの先駆けとしてアセチルを必要とする調査する必要があるというバランスをどう取る粒子配信両者を成し遂げることが合成経路最適状態βさらに引き上げ生産-carotene。LARROUDEらを建立lipid-producing Saccharomyces属酵母株に高い脂質およびβすることができる生産-carotene。制御株に比べて脂质代蓄積3.6-fold増加とβ-carotene生産8.9 mg / g DCW 35.7 0.0469 mg / L、2.61-foldに比べ1.93-fold制御された【27】。

4.4競合経路の低下

βで-carotene biosyntheticであればIPP・DMAPPは主要代謝intermediatesでGPP製造を順次短縮、FPP、GGPP。様々な酵素の触媒作用の下で、これらの中間体はさらにモノテルペン、セスキテルペン、ジテルペン、トリテルペン、およびテトラテルペンを生成する[47]。合成へリダイレクト代謝磁束β-carotene、が多い競争経路や炎症を抑える必要があると判断し、鎮圧側反応対象製品収益率を高めることだ。ergosterol合成経路はβ競争経路合成-carotene、しかしergosterolは細胞膜構成物質ですない経済が招いた厳しい成長欠点や[47]。

正常な細胞増殖を保つこととβの増員-carotene代謝流動的ですKILDEGAARDらdownregulated ergosterollipase-defectiveイースト菌生により自然プロモーターやをtruncating弱いんプロモーターβの-caroteneタイターのを生成しうる离2-2.5-fold増加し、最高興行主時にタイターの見られる、ブリティッシュ・ペトロリアム(bp)は短縮—50 797.1は0.0469 mg / L[49]。fanらは、タンパク質の安定性を低下させ、エルゴステロール合成を弱めるためにスクアレン合成酵素のn末端に害虫配列を導入した。その結果、メタボ害虫シーケンスリダイレクト磁束から导入βergosterol合成中枢への線-carotene合成であればを増大β-carotene[24]大人だcaoは同様の戦略を採用し、エルゴステロール生合成を弱めるために、ネイティブのプロモーターを弱いhxt1プロモーターに置き換え、erg9の発現を低下させる[44]。

4.5だけしか戦略

また、区画化戦略は、代謝流束の競合経路への移動を抑制し、微生物細胞工場の生産効率を高める効果的な制御戦略として機能します[50]。「区画化」とは、細胞内のさまざまな機能領域を、主にミトコンドリア、ペルオキシソーム、小胞体、ゴルジ装置を含む別個の区画に分割することを指す[51]。それぞれの細胞区画は、異なる代謝物、酵素、補因子を持つユニークな物理化学的環境を持っています。細胞の区画化を利用することで、テルペノイド化合物の合成を促進することができる[52]。細胞内の集合経路は、内因性と外因性の経路間の干渉を減らし、基質と酵素の特定の空間への濃度を高め、それによって反応速度と生産効率を向上させることができる。さらに、コンパートメント内の主要な代謝中間体を制限し、競合経路への移行を阻害することができる。ミトコンドリアは半自律的な細胞小器官である。松本は、ミトコンドリアへのカロテノイド合成経路を特定し、saccharomyces cerevisiaeにおけるカロテノイド生産を改善しようと試みた。細胞質でカロテノイド合成経路を発現している株と比較して、区画化された合成を用いてカロテノイド生産量は13.82倍増加した[53]。

合成のブチルゴムをは前駆体β-carotene。lvはミトコンドリア工学と細胞質工学を組み合わせてアセチルcoaを総合的に利用しています。ミトコンドリアや細胞質のみを利用した組換え系統と比較して、イソプレン濃度はそれぞれ2.1倍、1.6倍に増加した。この戦略ブチルゴムをレベルの向上を提供する有効な方法で酵母もβに適用できるように-carotene生(54)。β-Caroteneもアスタキサンチンもカロチノイド色素。maは、アスタキサンチン合成経路をそれぞれリポソーム、小胞体、ペルオキシソームに局在化させた。cytosolic経路と比べると、localising合成経路subcellularリボゾーム著しく石高を増やしたうえでの小器官変換を加速化するという米だけでなくβ-caroteneもアスタキサンチンintermediatesの积み重ね。を大幅に低減するさらに、小胞体、ペルオキシソーム、小胞体へのアスタキサンチン合成経路の局在化を同時に行うことで、最高収率858 mg/ lを達成した[55]。

5まとめと展望

β-caroteneは広く適用された食品、栄養サプリメント、製薬、化粧品産業。近年市場需要が持続的に拡大し、開設をが効率的资生堂、环境、持続可能な生産方法、プログラム、β-carotene病の重要につき危篤に陥った。の急速な発展と代謝工兵と合成生物学として連続分野で突っ込んだ研究に代謝経路を持つは微生物細胞造営工場β-carotene生産は最も有望な製法の一つとなっている。合成する過程でこの研讨办法を概説しβ-carotene微生物を使用して、フォーカス最新の研究進捗状況およびsummarising常用代謝工学戦略。現在、を上げる戦略β前駆CoAアセチル供給、-caroteneの生産主などcofactors ATPやNADPHを提供して、脂質蓄積の増進、downregulating競争代謝経路を持つ、区分戦略ないmvaおよびmep経路の最適化は、ipp流束を増加させる一般的な方法である。また前述の代謝工学の戦略を高める経路語を母国語としない人を紹介前駆供給5月著しく影響β生産-carotene。例えば、リパーゼを枯渇させた酵母に人工的なイソペンテノール利用経路(iup)を導入したところ、ippとdmappの濃度が15.7倍に増加し、カロテノイドの生産量が大幅に増加した[40]。このため微生物の使用β-carotene生産は未来の発展のために大きな潜在力だ。

は相当研究進展が生合成β-carotene、微生物セル工場建築遺跡复雑で、進む挑戦になりました。その結果、生のβ-caroteneは依然として多くの問題に直面しているを実現できる数光る微生物による生産industrial-scale。生物学的手法の更なる改革と革新が必要である。例えば、微生物の遺伝的特性は、生産への適用を制限します。生合成経路を構築する際、いくつかの微生物プロセスはゲノム統合に焦点を当てているが、ほとんどの微生物は依然としてプラスミド発現に依存している。さらに、プラスミドの発現は遺伝的不安定性を起こしやすい。そのため、crispr / cas9遺伝子編集システムのような、より効率的かつ迅速な遺伝子操作ツールが必要とされています。schwartz氏は、標的遺伝子を標的とし、ラベルフリーでlactis lipolytococcusのゲノムに統合するためのcrispr / cas9ベースのツールを開発しました[56]。

Enzymes play a crucial role でthe construction of セルfactories. Enzymes from different sources may exhibit varying expression levels when heterologously expressed でthe host, necessitating careful selection of 酵素sources or targeted enzyme modification. Kang utilized RIAD-RIDD集会to construct an Idi-CrtE multi-enzyme complex, linking metabolic pathways, significantly increasing the flux of carotenoids [57]. β-carotene is an intracellular product that requires cell lysis and organic solvent extraction during extraction. Additionally, β-carotene is extremely unstable and sensitive to light and heat, prone to oxidative degradation. Therefore, the choice of cell disruption method significantly influences β-carotene extraction efficiency, necessitating careful selection of appropriate extraction methods to ensure its stability. Further research にβ-carotene extraction processes is required. Addressing these challenges may accelerate the industrial application of β-carotene and provide insights for the 生産of other carotenoids.

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