Um sistema metabólico modular "plug‐n‐play" para a produção de apocarotenoides

Apocarotenoides, como α-, β-ionona e retinol, têm alto valor comercial nas indústrias alimentícia e cosmética. A demanda por ingredientes naturais tem aumentado dramaticamente nos últimos anos. No entanto, as tentativas de superproduzir β-ionona em microrganismos foram limitadas pela complexidade da via biossintética. Aqui, um sistema modular baseado em Escherichia coli foi desenvolvido para produzir vários apocarotenoides. A incorporação de abordagens de engenharia de enzimas (truncamento N-terminal e fusão de proteínas) na estratégia de engenharia metabólica modular melhorou significativamente a produção de α-ionona de 0,5 mg/L para 30 mg/L em frascos, gerando 480 mg/L de α-ionona em fermentação em batelada alimentada. Ao modificar o módulo gênico de apocarotenoide, esta cepa plataforma foi reengenharia com sucesso para produzir 32 mg/L e 500 mg/L de β-ionona em frasco e biorreator, respectivamente (>80 vezes maior do que o relatado anteriormente). Da mesma forma, 33 mg/L de retinoides foram produzidos em frasco reconstruindo o módulo de apocarotenoides, demonstrando a versatilidade do sistema modular "plug-n-play". Coletivamente, este estudo destaca a importância da estratégia de otimização simultânea de vias modulares e engenharia de enzimas para superproduzir produtos químicos valiosos em micróbios.