エンジニアリング酵母はペニシリンを効率的に分泌します

この研究は、ペニシリン（PEN）の生産のための代替ホストの開発を目的としています。まだ、このベータラクタム抗生物質の工業生産は、糸状菌の菌類菌に限定されています。そのため、医薬品の認められた生産者である酵母ハンセンラポリモルファは、魅力的な代替品を表しています。H. polymorphaの非リボソームペプチドシンテターゼ（NRPS）Delta-（L-Alpha-AminoAdipyl）-L-Cysteinyl-D-Valineシンテターゼ（ACV）をコードするP. chrysogenum遺伝子の導入により、活性ACVの産生が生成されました。酵素、ACVを活性化するホスホパンテテニルトランスフェラーゼをコードする亜種SFP遺伝子と共発現した場合。これは、酵母における非リボソームペプチドシンテターゼの機能的発現の最初の例を表しています。細胞質酵素イソペニシリンNシンターゼと2つのペルオキシソーム酵素イソペニシリンNアシルトランスフェラーゼ（IAT）およびフェニルアセチルCOAリガーゼ（PCL）をコードするP. chrysogenuming遺伝子との共発現は、生物学的に活性なPENの産生をもたらしました。分泌ペンの量は、元のP. chrysogenum nrrl1951株（約1 mg/l）によって生成されたものと類似していた。ペン生産は、ペルオキシソームを欠く酵母株で2倍に減少し、IATとPCLのペルオキシソーム局在が効率的なペン生産に重要であることを示しています。この作業のブレークスルーにより、（新規）ベータラクタム抗生物質の生産およびその他の自然および半合成ペプチド（例：免疫抑制および細胞球剤）の生産のための新しい酵母ベースの細胞工場の探索が可能になります。

This study aimed at developing an alternative host for the production of penicillin (PEN). As yet, the industrial production of this beta-lactam antibiotic is confined to the filamentous fungus Penicillium chrysogenum. As such, the yeast Hansenula polymorpha, a recognized producer of pharmaceuticals, represents an attractive alternative. Introduction of the P. chrysogenum gene encoding the non-ribosomal peptide synthetase (NRPS) delta-(L-alpha-aminoadipyl)-L-cysteinyl-D-valine synthetase (ACVS) in H. polymorpha, resulted in the production of active ACVS enzyme, when co-expressed with the Bacillus subtilis sfp gene encoding a phosphopantetheinyl transferase that activated ACVS. This represents the first example of the functional expression of a non-ribosomal peptide synthetase in yeast. Co-expression with the P. chrysogenum genes encoding the cytosolic enzyme isopenicillin N synthase as well as the two peroxisomal enzymes isopenicillin N acyl transferase (IAT) and phenylacetyl CoA ligase (PCL) resulted in production of biologically active PEN, which was efficiently secreted. The amount of secreted PEN was similar to that produced by the original P. chrysogenum NRRL1951 strain (approx. 1 mg/L). PEN production was decreased over two-fold in a yeast strain lacking peroxisomes, indicating that the peroxisomal localization of IAT and PCL is important for efficient PEN production. The breakthroughs of this work enable exploration of new yeast-based cell factories for the production of (novel) beta-lactam antibiotics as well as other natural and semi-synthetic peptides (e.g. immunosuppressive and cytostatic agents), whose production involves NRPS's.