Reprogramming Yeast Metabolism from Alcoholic Fermentation to Lipogenesis

脂肪生成 生物 代谢工程 新陈代谢 生物化学 酵母 酿酒酵母 代谢通量分析 焊剂(冶金) 代谢途径 发酵 化学 有机化学
作者
Tao Yu,Yongjin J. Zhou,Mingtao Huang,Quanli Liu,Rui Pereira,Florian David,Jens Nielsen
出处
期刊:Cell [Elsevier]
卷期号:174 (6): 1549-1558.e14 被引量:253
标识
DOI:10.1016/j.cell.2018.07.013
摘要

Engineering microorganisms for production of fuels and chemicals often requires major re-programming of metabolism to ensure high flux toward the product of interest. This is challenging, as millions of years of evolution have resulted in establishment of tight regulation of metabolism for optimal growth in the organism’s natural habitat. Here, we show through metabolic engineering that it is possible to alter the metabolism of Saccharomyces cerevisiae from traditional ethanol fermentation to a pure lipogenesis metabolism, resulting in high-level production of free fatty acids. Through metabolic engineering and process design, we altered subcellular metabolic trafficking, fine-tuned NADPH and ATP supply, and decreased carbon flux to biomass, enabling production of 33.4 g/L extracellular free fatty acids. We further demonstrate that lipogenesis metabolism can replace ethanol fermentation by deletion of pyruvate decarboxylase enzymes followed by adaptive laboratory evolution. Genome sequencing of evolved strains showed that pyruvate kinase mutations were essential for this phenotype.

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