嵌合异源酶赋予真菌I型脂肪酸合酶新功能

2017年2月20号，NATURE CHEMICAL BIOLOGY在线发表了中科院大连化物所和瑞典查尔姆斯理工大学合作将异源酶嵌合到真菌I型脂肪酸合酶的反应室，赋予嵌合酶新功能，将酰基-ACP/CoA从常规脂肪酸转向中短链脂肪酸和甲基酮的合成。

真菌I型脂肪酸合酶（FAS）通常由一个或两个多肽编码，包含七个不同的催化酶结构域和一个酰基载体蛋白（ACP）结构域，由中心轮分割形成桶形的两个相同反应室，每个反应室有三个完整的催化中心。ACP结构域位于反应室，由两个柔性接头锚定到反应室壁和中心轮。考虑ACP及其相邻接头在反应室中摆动，研究者推测这些柔性区域可以容易地被修饰，使用酰基-ACP的异源酶可以嵌合到FAS的反应室中构建新型FAS，拓展脂肪酸合成途径的产物谱。

首先，研究者将来自鲍曼不动杆菌（Acinetobacter baylyi）的短链硫酯酶（sTE）嵌合到产油圆酵母（Rhodosporidium toruloides）的脂肪酸合酶中，表达嵌合酶的缺失FAS的酿酒酵母胞外中短链脂肪酸浓度提高了5-13倍，而C18脂肪酸的合成明显减少。

为证明该策略其他应用，研究者将茄属植物的β-酮脂酰-ACP硫酯酶（Mks2）插入到酿酒酵母的脂肪酸合酶ScFAS。 Mks2可以将脂肪酸合成中的β-酮脂酰-ACP水解为β-酮酸，β-酮酸进而被脱羧酶（Mks1）催化或自发脱羧形成甲基酮。 结果，Mks1和嵌合Mks2的ScFAS25共表达将甲基酮的产生提高了10倍，相应的脂肪酸生成减少。

这是首次通过将异源酶插入真菌脂肪酸合酶的反应室，通过介入脂肪酸合成生产中短链脂肪酸和甲基酮。

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