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Biosensor for branched-chain amino acid metabolism in yeast and applications in isobutanol and isopentanol production.

酵母における分岐鎖アミノ酸代謝のバイオセンサーとイソブタノール・イソペンタノール生産への応用 (機械翻訳の邦題)

Nature communications2022Zhang Y, Cortez JD, Hammer SK, et al.
研究デザインその他の原著論文
対象未確定

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研究デザイン
その他の原著論文
対象
未確定
出版年
2022
出典
doi.org
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有効な記録
状態確認日
2026/08/17
収集日
2026/08/03
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確認段階
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公開

日本語要約(機械生成)

分岐鎖アミノ酸(BCAA)代謝は多様な生理的役割を担い、有用化学物質の生産にも利用できるが、真核生物においてBCAA由来産物に特異的なバイオセンサーが不足していた。本研究では、出芽酵母の転写制御因子Leu3pを利用し、BCAA代謝を監視する遺伝子コード型バイオセンサーを開発した。一つの構成では、バリン分解由来のアルコールであるイソブタノールの生産をモニタリングし、小さな改変によりロイシン由来のイソペンタノール生産を監視する別の構成にも応用した。これらのバイオセンサーは、ミトコンドリアおよび細胞質における分岐鎖高級アルコール(BCHA)生合成のスクリーニングにおいて、高生産株の単離や高活性酵素の同定に有効であった。さらに、BCAA経路を含む代謝研究への応用可能性を示し、BCAA代謝由来の他の産物に対するバイオセンサー開発の指針を提供する。

この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。

抄録

Branched-chain amino acid (BCAA) metabolism fulfills numerous physiological roles and can be harnessed to produce valuable chemicals. However, the lack of eukaryotic biosensors specific for BCAA-derived products has limited the ability to develop high-throughput screens for strain engineering and metabolic studies. Here, we harness the transcriptional regulator Leu3p from Saccharomyces cerevisiae to develop a genetically encoded biosensor for BCAA metabolism. In one configuration, we use the biosensor to monitor yeast production of isobutanol, an alcohol derived from valine degradation. Small modifications allow us to redeploy Leu3p in another biosensor configuration that monitors production of the leucine-derived alcohol, isopentanol. These biosensor configurations are effective at isolating high-producing strains and identifying enzymes with enhanced activity from screens for branched-chain higher alcohol (BCHA) biosynthesis in mitochondria as well as cytosol. Furthermore, this biosensor has the potential to assist in metabolic studies involving BCAA pathways, and offers a blueprint to develop biosensors for other products derived from BCAA metabolism.

MeSH

2-Isopropylmalate SynthaseAmino Acids, Branched-ChainBiosensing TechniquesBiosynthetic PathwaysButanolsEthanolHigh-Throughput Screening AssaysLeucineMetabolic EngineeringPentanolsSaccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae ProteinsSynthetic Biology

DOI 10.1038/s41467-021-27852-x

PMID 35022416

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