Adaptive Evolution and Metabolic Engineering Boost Lycopene Production in Saccharomyces cerevisiae via Enhanced Precursors Supply and Utilization

代谢工程 番茄红素 酿酒酵母 生物反应器 生产过剩 生物化学 生物技术 食品科学 虾青素 生物过程 抗氧化剂 化学 酵母 生物 类胡萝卜素 植物 古生物学
作者
Kui Zhou,Chao Yu,Nan Liang,Wenhai Xiao,Ying Wang,Mingdong Yao,Ying‐Jin Yuan
出处
期刊:Journal of Agricultural and Food Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:71 (8): 3821-3831 被引量:16
标识
DOI:10.1021/acs.jafc.2c08579
摘要

Lycopene is a red carotenoid with remarkable antioxidant activity, which has been widely used in food, cosmetics, medicine, and other industries. Production of lycopene in Saccharomyces cerevisiae provides an economic and sustainable means. Many efforts have been done in recent years, but the titer of lycopene seems to reach a ceiling. Enhancing the supply and utilization of farnesyl diphosphate (FPP) is generally regarded as an efficient strategy for terpenoid production. Herein, an integrated strategy by means of atmospheric and room-temperature plasma (ARTP) mutagenesis combined with H2O2-induced adaptive laboratory evolution (ALE) was proposed to improve the supply of upstream metabolic flux toward FPP. Enhancing the expression of CrtE and introducing an engineered CrtI mutant (Y160F&N576S) increased the utilization of FPP toward lycopene. Consequently, the titer of lycopene in the strain harboring the Ura3 marker was increased by 60% to 703 mg/L (89.3 mg/g DCW) at the shake-flask level. Eventually, the highest reported titer of 8.15 g/L of lycopene in S. cerevisiae was achieved in a 7 L bioreactor. The study highlights an effective strategy that the synergistic complementarity of metabolic engineering and adaptive evolution facilitates natural product synthesis.
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