リコピン生産のための代謝工学

Metabolic Engineering for the Production of Lycopene.

• Zhaobao Wang
• JingXin Sun
• Qun Yang
• Jianming Yang

抄録

抗酸化作用の強いリコピンは、医薬品、栄養補助食品、化粧品などの分野で広く利用されています。しかし、天然由来のリコピンの生産は、その需要を満たすには程遠いのが現状です。そこで、合成生物学や代謝工学を用いて、リコピン生産のための微生物細胞工場の開発が進められてきました。このような状況の中で、微生物細胞は急速な増殖、完全な遺伝的背景、信頼性の高い遺伝子操作技術などの利点から、微生物の生化学生産のための好ましい宿主細胞となっている。このレビューでは、遺伝子操作された株を用いた生物学的リコピン生産の最近の進歩を要約する。まず、リコピン生産のための内因性MEP経路の変更と異種MVA経路の導入が概説されています。第二に、他の代謝経路の最適化、制御ネットワークの調節、補助炭素源と発酵プロセスの最適化など、リコピン生合成のための共通の課題と戦略も提示されています。最後に、リコピン生合成の改善のための将来の展望についても論じている。

Lycopene, a potent antioxidant, has been widely used in the fields of pharmaceuticals, nutraceuticals, and cosmetics. However, the production of lycopene extracted from natural sources is far from meeting the demand. Consequently, synthetic biology and metabolic engineering have been employed to develop microbial cell factories for lycopene production. Due to the advantages of rapid growth, complete genetic background, and a reliable genetic operation technique, has become the preferred host cell for microbial biochemicals production. In this review, the recent advances in biological lycopene production using engineered strains are summarized: First, modification of the endogenous MEP pathway and introduction of the heterogeneous MVA pathway for lycopene production are outlined. Second, the common challenges and strategies for lycopene biosynthesis are also presented, such as the optimization of other metabolic pathways, modulation of regulatory networks, and optimization of auxiliary carbon sources and the fermentation process. Finally, the future prospects for the improvement of lycopene biosynthesis are also discussed.