Biosynthesis of novel cannabigerolic acid derivatives by engineering the substrate specificity of aromatic prenyltransferase
Notice bibliographique
Résumé
Introduction Cannabinoids possess significant therapeutic potential, but their natural chemical diversity derived from plant biosynthesis is limited. Efficient biotransformation processes are required to expand the range of accessible cannabinoids. This study aimed to enhance the selective biosynthesis of cannabigerolic acid (CBGA) and its derivatives with varying aliphatic chain lengths, which serve as key precursors to various cannabinoids. Methods We employed computational modeling and structure-guided mutagenesis to engineer the aromatic prenyltransferase NphB. Mutants were designed via in silico docking analyses to optimize substrate orientation and catalytic distance. The variants were expressed in E. coli , and their catalytic efficiencies were evaluated through in vivo whole-cell and in vitro enzymatic assays. Products were identified and quantified by UHPLC-MS. Results Engineered NphB variants exhibited significant improvements, with triple mutants achieving a 7-fold increase in CBGA production and a 4-fold increase in cannabigerovarinic acid production. Additionally, a single mutant also enhanced the synthesis of 3-geranyl orsellinic acid by 1.3-fold. Notably, novel enzymatic activity was identified that enabled the biosynthesis of 3-geranyl-2,4-dihydroxybenzoic acid. Structural analyses revealed that the mutations improved the spatial positioning of aromatic substrates relative to the co-substrate geranyl pyrophosphate. Discussion This study demonstrates the feasibility of enzyme design to tailor prenyltransferase specificity for the production of diverse CBGA derivatives. These findings lay the groundwork for the microbial production of novel cannabinoids and offer promising potential for the development of scalable biocatalytic systems for therapeutic and industrial applications.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| 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 |
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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 tête enseignante, pas un consensus.
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