Benzylisoquinoline alkaloid production in yeast via norlaudanosoline improves selectivity and yield
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The benzylisoquinoline alkaloid (BIA) family of tetrahydroisoquinolines (THIQs) comprises over 2,500 members, including the pharmaceuticals morphine, codeine, and papaverine as well as the antibiotics sanguinarine and chelerythrine used in animal husbandry. Agricultural cultivation can currently supply the demand for the BIAs that accumulate in plants, but broader access to the entire BIA family would open new avenues of research and commercialization. Microbial synthesis presents an attractive option due to cheap feedstock, genetic tractability, and ease of scale-up. Previously we reported titers of the key branch-point BIA ( S )-reticuline of 4.6 g/L in yeast, which was achieved through leveraging the Ehrlich pathway 2-oxoacid decarboxylase Aro10 to generate the intermediate 4-hydroxyphenylacetaldehyde (4-HPAA). Here, we establish a superior route to ( S )-reticuline by switching the pathway intermediate from 4-HPAA to 3,4-dihydroxyphenylacetaldehyde (3,4-dHPAA) using human monoamine oxidase A (MAO). The resulting ( S )-norlaudanosoline route to ( S )-reticuline synthesis is more selective, resolving prior issues with off-pathway THIQs synthesized due to concerted enzyme promiscuity. The new pathway is also more efficient, enabling titers of 4.8 g/L ( S )-reticuline while improving yields over 40%, from 17 mg/g sucrose to 24 mg/g sucrose in fed-batch fermentations. Finally, we extend de novo ( S )-reticuline synthesis to dihydrosanguinarine, achieving 635 mg/L dihydrosanguinarine and sanguinarine in fed-batch fermentation the highest reported titer of these BIAs by a factor of 40. Highlights Monoamine oxidase A (MAO) supports high-titer ( S )-reticuline synthesis in yeast MAO route to ( S )-reticuline improves specificity compared to Aro10 route This work represents a 40% increase in highest reported ( S )-reticuline yield 653 mg/L (dihydro-) sanguinarine was produced by extending the pathway
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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) | 0,001 | 0,001 |
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 ».