Efficient conversion of phytosterols into 4-androstene-3,17-dione and its C1,2-dehydrogenized and 9α-hydroxylated derivatives by engineered Mycobacteria
Notice bibliographique
Résumé
Abstract 4-Androstene-3,17-dione (4-AD), 1,4-androstadiene-3,17-dione (ADD) and 9α-hydroxyl-4-androstene-3,17-dione (9OH-AD), which are important starting compounds for the synthesis of steroidal medicines, can be biosynthetically transformed from phytosterols by Mycobacterium strains. Genomic and metabolic analyses have revealed that currently available 4-AD-producing strains maintain the ability to convert 4-AD to ADD and 9OH-AD via 3-ketosteroid-1,2-dehydrogenase (KstD) and 3-ketosteroid-9α-hydroxylase (Ksh), not only lowering the production yield of 4-AD but also hampering its purification refinement. Additionally, these 4-AD industrial strains are excellent model strains to construct ADD- and 9OH-AD-producing strains. We recently found that Mycobacterium neoaurum HGMS2, a 4-AD-producing strain, harbored fewer kstd and ksh genes through whole-genomic and enzymatic analyses, compared with other strains (Wang et al. in Microbial Cell Fact 19:187, 2020). In this study, we attempted to construct an efficient 4-AD-producing strain by knocking out the kstd and ksh genes from the M. neoaurum HGMS2 strain. Next, we used kstd - and ksh -default HGMS2 mutants as templates to construct ADD- and 9OH-AD-producing strains by knocking in active kstd and ksh genes, respectively. We found that after knocking out its endogenous kstd and ksh genes, one of these knockout mutants, HGMS2 Δkstd211 + ΔkshB122 , showed a 20% increase in the rate of phytosterol to 4-AD conversion, compared relative to the wild-type strain and an increase in 4-AD yield to 38.3 g/L in pilot-scale fermentation. Furthermore, we obtained the ADD- and 9OH-AD-producing strains, HGMS2 kstd2 + Δkstd211+ΔkshB122 and HGMS2 kshA51 + Δkstd211+ΔkshA226 , by knocking in heterogenous active kstd and ksh genes to selected HGMS2 mutants, respectively. During pilot-scale fermentation, the conversion rates of the ADD- and 9OH-AD-producing mutants transforming phytosterol were 42.5 and 40.3%, respectively, and their yields reached 34.2 and 37.3 g/L, respectively. Overall, our study provides efficient strains for the production of 4-AD, ADD and 9OH-AD for the pharmaceutical industry and provides insights into the metabolic engineering of the HGMS2 strain to produce other important steroidal compounds.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».