植物产生特化代谢物，这些代谢物在植物防御中发挥作用，并作为对传粉者和共生体的吸引物。其中一类特化代谢物是萜类化合物，它们由通用的C5构建单元经由包括萜烯合酶、细胞色素P450和糖基转移酶在内的酶促反应合成而成。某些萜类因其可用作驱虫剂、香料、抗菌化合物、低热量甜味剂、风味物质和药物而具有很高的价值。目标组织中丰度低、存在于复杂混合物中以及提取过程在物流上的挑战，均构成了从其天然来源物种中以经济且可持续的方式生产这些化合物的障碍。尽管萜类生物合成基因的异源表达是可行的，但产物可能经由内源性细胞色素P450和糖基转移酶转化为缀合物，这限制了该方法的应用。在本项目中，我们利用多重基因编辑技术克服这些挑战，构建了果实中萜类生物合成能力发生改变的新型番茄底盘。为尽量减少对生长和发育的影响，我们排除了中心代谢基因，选择了23个已知或潜在的、在果实中表达特异的萜类相关基因进行编辑。对3个在果实主要类别特化代谢物方面发生改变的底盘系进行果实产量和代谢谱分析表明，这些基因的缺失可被果实生产所耐受。这些组合式基因敲除还显示出对内源碳重新分配向有利于生物合成底盘的内源汇的调节作用。建立代谢物改造的果实底盘证明了对植物特化代谢整个分支进行高效组合编辑的可行性，从而促进了在番茄果实中工程化生产具有工业价值的异源萜类化合物。
C.R.B.、D.F.V.、B.R.H.、N.C.D.、J.C.和L.R.已提交一项题为“将番茄果实工程化为萜类天然产物生产平台”的专利申请，美国申请序列号为63/639,464。
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🏷️ 番茄代谢工程 多重基因编辑 萜类生物合成 异源生产 特化代谢物