内因性ヘキソーストランスポーターの特定のD-キシロース輸送体へのエンジニアリングは、Saccharomyces cerevisiaeのグルコース - キシロース共摂取促進を促進します

背景：ヘキソースとペントース糖の同時利用のためのSaccharomyces cerevisiaeのエンジニアリングは、費用効率の高いセルロース性バイオエタノール生産に不可欠です。この酵母は特定のペントース輸送体を欠いており、低親和性ペントースの取り込みのための内因性ヘキソーストランスポーターに依存します。その結果、d-キシロースを輸送して代謝する前に、操作されたキシロース発酵酵母株は最初にD-グルコースを利用します。 結果：高D-グルコース濃度の存在下でのD-キシロースの成長を選択するために、四重層ヘキソキナーゼの削除キシロース発酵S. cerevisiae株に依存する進化工学アプローチを使用しました。これにより、D-キシロースの酵母のD-グルコース耐性成長が生じました。これは、内因性キメラHXT36トランスポーターのN367での変異に起因する可能性があり、D-グルコース輸送に欠陥を引き起こしながら、D-キシロースの特定の取り込みを可能にします。HXT36-N367Aバリアントは、d-キシロースを高速で改善した親和性で輸送し、d-グルコースとd-キシロースの効率的な共吸引を可能にします。 結論：酵母内因性ヘキソーストランスポーターのエンジニアリングは、炭素代謝調節ネットワークによく統合され、効率的なリグノセルロシックバイオエタノール産生に使用できるグルコース非感受性キシローストランスポーターを構築するための効果的な戦略を提供します。

BACKGROUND: Engineering of Saccharomyces cerevisiae for the simultaneous utilization of hexose and pentose sugars is vital for cost-efficient cellulosic bioethanol production. This yeast lacks specific pentose transporters and depends on endogenous hexose transporters for low affinity pentose uptake. Consequently, engineered xylose-fermenting yeast strains first utilize D-glucose before D-xylose can be transported and metabolized. RESULTS: We have used an evolutionary engineering approach that depends on a quadruple hexokinase deletion xylose-fermenting S. cerevisiae strain to select for growth on D-xylose in the presence of high D-glucose concentrations. This resulted in D-glucose-tolerant growth of the yeast of D-xylose. This could be attributed to mutations at N367 in the endogenous chimeric Hxt36 transporter, causing a defect in D-glucose transport while still allowing specific uptake of D-xylose. The Hxt36-N367A variant transports D-xylose with a high rate and improved affinity, enabling the efficient co-consumption of D-glucose and D-xylose. CONCLUSIONS: Engineering of yeast endogenous hexose transporters provides an effective strategy to construct glucose-insensitive xylose transporters that are well integrated in the carbon metabolism regulatory network, and that can be used for efficient lignocellulosic bioethanol production.