Utilization of exogenous sugars fou

Utilization of exogenous sugars found in lignocellulosic biomass hydrolysates, such as xylose, must be improved before yeast can serve as an efficient biofuel and biochemical production platform. In particular, the first step in this process, the molecular transport of xylose into the cell, can serve as a significant flux bottleneck and is highly inhibited by other sugars. Here we demonstrate that sugar transport preference and kinetics can be rewired through the programming of a sequence motif of the general form G-G/F-XXX-G found in the first transmembrane span. By evaluating 46 different heterologously expressed transporters, we find that this motif is conserved among functional transporters and highly enriched in transporters that confer growth on xylose. Through saturation mutagenesis and subsequent rational mutagenesis, four transporter mutants unable to confer growth on glucose but able to sustain growth on xylose were engineered. Specifically, Candida intermedia gxs1 Phe38Ile39Met40, Scheffersomyces stipitis rgt2 Phe38 and Met40, and Saccharomyces cerevisiae hxt7 Ile39Met40Met340 all exhibit this phenotype. In these cases, primary hexose transporters were rewired into xylose transporters. These xylose transporters nevertheless remained inhibited by glucose. Furthermore, in the course of identifying this motif, novel wild-type transporters with superior monosaccharide growth profiles were discovered, namely S. stipitis RGT2 and Debaryomyces hansenii 2D01474. These findings build toward the engineering of efficient pentose utilization in yeast and provide a blueprint for reprogramming transporter properties.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ใช้บ่อยน้ำตาลที่พบในชีวมวล lignocellulosic hydrolysates เช่น xylose ต้องปรับปรุงก่อนยีสต์สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีประสิทธิภาพและแพลตฟอร์มที่ผลิตชีวเคมี โดยเฉพาะ ขั้นตอนแรกในกระบวนการนี้ การขนส่งโมเลกุลของเซลล์ xylose สามารถทำหน้าที่เป็นคอขวดสำคัญไหล และสูงห้าม โดยน้ำตาลอื่น ๆ ที่นี่เราแสดงว่า ตั้งค่าขนส่งน้ำตาลและจลนพลศาสตร์สามารถจะ rewired ผ่านโปรแกรมของแปลนลำดับของแบบฟอร์มทั่วไป G-G/F-XXX-G พบในระยะ transmembrane แรก โดยประเมิน 46 ผู้แสดง heterologously แตกต่างกัน เราพบว่า แปลนนี้ตั้งอยู่ในหมู่ผู้ทำงาน และสูงอุดมไปในผู้ที่ประสาทเจริญเติบโตบน xylose Mutagenesis เข้มและตามมาเชือด mutagenesis สี่ขนส่งสายพันธุ์ไม่สามารถประสาทเจริญเติบโตในกลูโคสแต่สามารถพยุงเจริญเติบโตบน xylose ได้วิศวกรรม โดยเฉพาะ แคน intermedia gxs1 Phe38Ile39Met40, Scheffersomyces stipitis rgt2 Phe38 และ Met40 และ Saccharomyces cerevisiae hxt7 Ile39Met40Met340 ทั้งหมดแสดง phenotype นี้ ในกรณีเหล่านี้ เฮกโซสหลักผู้ถูก rewired เป็น xylose ผู้ ผู้ xylose เหล่านี้อย่างไรก็ตามยังคง inhibited โดยกลูโคส นอกจากนี้ ในหลักสูตรระบุนี้แปลน นวนิยายป่าชนิดผู้ มีโพรไฟล์การเติบโตเหนือกว่า monosaccharide พบ S. ได้แก่ stipitis RGT2 และ Debaryomyces hansenii 2D 01474 ผลการวิจัยเหล่านี้สร้างไปทางวิศวกรรมของ pentose มีประสิทธิภาพการใช้ประโยชน์ในยีสต์ และให้พิมพ์เขียวการ reprogramming คุณสมบัติการขนส่ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การใช้ประโยชน์ของน้ำตาลจากภายนอกที่พบในไฮโดรไลเซชีวมวลลิกโนเซลลูโลสเช่นไซโลสต้องได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นก่อนที่ยีสต์สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีประสิทธิภาพและแพลตฟอร์มการผลิตทางชีวเคมี โดยเฉพาะอย่างยิ่งขั้นตอนแรกในกระบวนการนี​​้การขนส่งโมเลกุลของไซโลสเป็นเซลล์ที่สามารถทำหน้าที่เป็นคอขวดไหลอย่างมีนัยสำคัญและถูกยับยั้งอย่างสูงจากน้ำตาลอื่น ๆ ที่นี่เราแสดงให้เห็นว่าการตั้งค่าการขนส่งน้ำตาลและจลนศาสตร์สามารถ rewired ผ่านการเขียนโปรแกรมมาตรฐานลำดับของ GG รูปแบบทั่วไป / F-XXX-G พบในช่วงคร่อมแรก โดยการประเมิน 46 รถบรรทุกขน heterologously แสดงที่แตกต่างกันเราจะพบว่ามาตรฐานนี้เป็นป่าสงวนในการขนส่งการทำงานและอุดมไปด้วยอย่างมากในการขนส่งที่นำมาซึ่งการเจริญเติบโตในไซโล ผ่านฉับฉับอิ่มตัวและมีเหตุผลต่อมาสี่สายพันธุ์ที่ขนย้ายไม่สามารถที่จะหารือเกี่ยวกับการเจริญเติบโตของกลูโคส แต่สามารถที่จะเจริญเติบโตในไซโลสได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม โดยเฉพาะ Candida สื gxs1 Phe38Ile39Met40, Scheffersomyces stipitis rgt2 Phe38 และ Met40 และ Saccharomyces cerevisiae hxt7 Ile39Met40Met340 จัดแสดงทุกต้นนี้ ในกรณีนี้การขนส่ง hexose หลักถูก rewired เป็นรถบรรทุกขนไซโล รถบรรทุกขนไซโลเหล่านี้ยังคงยังคงยับยั้งโดยกลูโคส นอกจากนี้ในหลักสูตรของการระบุลักษณะเด่นนี้, รถบรรทุกขนป่าประเภทนวนิยายที่มีโปรไฟล์การเจริญเติบโตที่ดีกว่าโมโนแซ็กคาไรด์ถูกค้นพบคือเอ stipitis RGT2 และ Debaryomyces hansenii 2D01474 การค้นพบนี้สร้างต่อวิศวกรรมการใช้ pentose มีประสิทธิภาพในยีสต์และให้พิมพ์เขียวสำหรับคุณสมบัติ reprogramming ขนย้าย

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การใช้ประโยชน์ของน้ำตาลที่พบใน lignocellulosic มวลชีวภาพของภายนอก เช่น ไซโลส ต้องปรับปรุงก่อนยีสต์สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพและแพลตฟอร์มการผลิตชีวเคมี โดยเฉพาะขั้นตอนแรกในกระบวนการนี้ , โมเลกุลขนส่งทำให้เซลล์สามารถใช้เป็นคอขวดที่สำคัญและการขอยับยั้งโดยน้ำตาลอื่น ๆที่นี่เราแสดงให้เห็นว่า การตั้งค่าการขนส่งน้ำตาลและจลนพลศาสตร์สามารถ rewired ผ่านโปรแกรมของลำดับแม่ลายของทั่วไปรูปแบบ g-g / f-xxx-g พบในช่วงประมาณ 20 ตัวแรก โดยการประเมินที่แตกต่างกัน heterologously แสดง 46 ตัว เราพบว่า แรงจูงใจในการทำงาน และตัวนี้เป็นป่าสงวนอย่างอุดมในผู้ที่มอบของไซโลส .ผ่านการอิ่มตัว และต่อมา เหตุผลของ สี่ขนย้ายกลายพันธุ์ไม่สามารถปรึกษาของกลูโคส แต่สามารถรักษาการเติบโตในไซโลส คือ วิศวกรรม . โดยเฉพาะ intermedia gxs1 phe38ile39met40 Candida , และ scheffersomyces stipitis rgt2 phe38 met40 และ Saccharomyces cerevisiae hxt7 ile39met40met340 ทั้งหมดจัดแสดงนี้ + . ในกรณีเหล่านี้ผู้ rewired เฮกโซสปฐมภูมิในไซโลขนส่ง . ตัวนี้แต่ทั้งสองยังคงถูกยับยั้งโดยกลูโคส นอกจากนี้ ในหลักสูตรของการระบุรูปแบบนี้ ตัวของนวนิยายที่มีเหนือกว่าสื่อการเจริญเติบโตโปรไฟล์ถูกค้นพบ คือ S . stipitis rgt2 debaryomyces hansenii และ 2d01474 .การค้นพบเหล่านี้สร้างทางวิศวกรรมการใช้นาครมีประสิทธิภาพในยีสต์และให้พิมพ์เขียวสำหรับการรีโปรแกรม คุณสมบัติขนส่ง .