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Die Nutzung von exogenen Zuckern, die in lignocellulosehaltigen Biomasse-Hydrolysaten wie Xylose vorkommen, muss verbessert werden, bevor Hefe als effiziente Plattform für die Biokraftstoff- und biochemische Produktion dienen kann. Insbesondere der erste Schritt in diesem Prozess, der molekulare Transport von Xylose in die Zelle, kann als ein bedeutendes Engpass hindernis wirken und wird stark durch andere Zucker gehemmt. Hier zeigen wir, dass die Zuckertransportpräferenz und -kinetik durch die Programmierung eines Sequenzmotivs allgemeinen Typs G-G/F-XXX-G, das im ersten Transmembran-Span gefunden wurde, umgeschrieben werden kann. Durch die Bewertung von 46 verschiedenartig heterolog ausgedrückten Transportern stellen wir fest, dass dieses Motiv unter funktionellen Transportern konserviert und hoch angereichert ist in Transportern, die Wachstum auf Xylose ermöglichen. Durch Sättigungsmutagenese und anschließende rationale Mutagenese wurden vier Transportmutanten, die kein Wachstum auf Glukose, aber Wachstum auf Xylose ermöglichen konnten, entwickelt. Konkret weisen Candida intermedia gxs1 Phe(38)Ile(39)Met(40), Scheffersomyces stipitis rgt2 Phe(38) und Met(40), sowie Saccharomyces cerevisiae hxt7 Ile(39)Met(40)Met(340) dieses Phänotyp auf. In diesen Fällen wurden primäre Hexosetransporter in Xylosetransporter umgeschrieben. Diese Xylosetransporter blieben dennoch durch Glukose gehemmt. Darüber hinaus wurden im Laufe der Identifizierung dieses Motivs neuartige Wildtyp-Transporter mit überlegenen Monosaccharid-Wachstumsprofilen entdeckt, nämlich S. stipitis RGT2 und Debaryomyces hansenii 2D01474. Diese Erkenntnisse zielen darauf ab, die effiziente Nutzung von Pentosen in Hefen zu ingenieren und bieten einen Plan zur Umprogrammierung der Transporteigenschaften.
Young et al. (Mon,) untersuchten diese Frage.