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JEN1とADY2の欠失により、異種乳酸脱水素酵素を発現するサッカロミセス・セレビシエのキシロース培地での乳酸収量が減少することを明らかにした
Deletion of JEN1 and ADY2 reduces lactic acid yield from an engineered Saccharomyces cerevisiae, in xylose medium, expressing a heterologous lactate dehydrogenase.
PMID: 31505595 DOI: 10.1093/femsyr/foz050.
抄録
微生物は、NAD+とNADHの間の酸化還元バランスの維持など、多くの理由から特定の最終生成物を生成するように進化してきた。例えば、酵母のサッカロミセス・セレビシエは、グルコースからエタノールを主な最終生成物として生産し、NAD+の再生に利用している。このように、本来のエタノール経路に遺伝的な摂動を加えることなく、異種乳酸脱水素酵素（Rhizopus oryzae由来のldhA）を発現させることにより、キシロースなどのリグノセルロース系糖類を発酵させて乳酸を生産するために、S. cerevisiaeの遺伝子組換え株が開発されてきた。驚くべきことに、この酵母株は、グルコースからエタノールを主に生産するが、キシロースからは乳酸を主な生産物として生産する。ここで、我々は、キシロース発酵中のエタノールから乳酸への生成物形成のシフトは、少なくとも部分的に機能するモノカルボン酸トランスポーター遺伝子/タンパク質の存在に依存していることを示す最初の証拠を提供します。今後の酵母代謝工学研究では、キシロースなどの原料/炭素の選択が、目的とする最終製品の収量を向上させるための重要な一歩となることを見いだすかもしれません。
Microorganisms have evolved to produce specific end products for many reasons, including maintaining redox balance between NAD+ and NADH. The yeast Saccharomyces cerevisiae, for example, produces ethanol as a primary end product from glucose for the regeneration of NAD+. Engineered S. cerevisiae strains have been developed to ferment lignocellulosic sugars, such as xylose, to produce lactic acid by expression of a heterologous lactate dehydrogenase (ldhA from Rhizopus oryzae) without genetic perturbation to the native ethanol pathway. Surprisingly, the engineered yeast strains predominantly produce ethanol from glucose, but produce lactic acid as the major product from xylose. Here, we provide initial evidence that the shift in product formation from ethanol to lactic acid during xylose fermentation is at least partially dependent on the presence of functioning monocarboxylate transporter genes/proteins, including JEN1 and ADY2, which are downregulated and unstable in the presence of glucose, but upregulated/stable on xylose. Future yeast metabolic engineering studies may find the feedstock/carbon selection, such as xylose, an important step toward improving the yield of target end products.
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