キシリトールを生産するための生合成戦略：経済的ベンチャー

キシリトールは、インスリン非依存性の代謝調節、歯の再硬化、抗カルシン原性、抗炎症、および骨粗鬆症および耳の感染が活性を防ぐために、食物や製薬産業で使用できる天然の5炭素糖アルコールです。原材料として、D-キシロース、グルコース、またはバイオマス加水分解物を使用した化学的および生合成経路はキシリトールを生成することができます。これらの方法の中で、キシリトールの微生物産生は、高エネルギー消費と環境汚染化学法とは対照的に、その幅広い基質の利用可能性、操作が容易、環境に優しい性質のために大きな注目を集めています。キシロース、グルコース、およびバイオマスの加水分解物からのキシリトールの生合成のために近年大きな進歩があり、キシリトールの収量と生産性は代謝工学と主要な代謝経路パラメーターの最適化によって大幅に改善されていますが、それはまだ産業から遠く離れています - キシリトールのスケール生合成。それどころか、キシロースからのキシリトールの化学合成は、支配的な経路のままです。工学された微生物による豊富に利用可能な原料（つまり、グルコース）からの経済的かつ高効率のキシリトール生合成戦略は、転送が難しい方法です。しかし、合成生物学は、グルコースからのキシリトールの工業生産のための超酵母株を開発するための新規で有望なアプローチとして現れます。化学ベースのキシリトール生産の簡単な概要の後、このレビューでキシリトールの生合成の強化に使用される主要な代謝戦略を批判的に分析し、包括的に要約しました。最後に向かって、この研究は現在の課題に包まれており、発言を結論付け、グルコースからのキシリトール生合成の産業酵母株を設計するための将来の見通しに包まれています。

Xylitol is a natural five-carbon sugar alcohol with potential for use in food and pharmaceutical industries owing to its insulin-independent metabolic regulation, tooth rehardening, anti-carcinogenic, and anti-inflammatory, as well as osteoporosis and ear infections preventing activities. Chemical and biosynthetic routes using D-xylose, glucose, or biomass hydrolysate as raw materials can produce xylitol. Among these methods, microbial production of xylitol has received significant attention due to its wide substrate availability, easy to operate, and eco-friendly nature, in contrast with high-energy consuming and environmental-polluting chemical method. Though great advances have been made in recent years for the biosynthesis of xylitol from xylose, glucose, and biomass hydrolysate, and the yield and productivity of xylitol are substantially improved by metabolic engineering and optimizing key metabolic pathway parameters, it is still far away from industrial-scale biosynthesis of xylitol. In contrary, the chemical synthesis of xylitol from xylose remains the dominant route. Economic and highly efficient xylitol biosynthetic strategies from an abundantly available raw material (i.e., glucose) by engineered microorganisms are on the hard way to forwarding. However, synthetic biology appears as a novel and promising approach to develop a super yeast strain for industrial production of xylitol from glucose. After a brief overview of chemical-based xylitol production, we critically analyzed and comprehensively summarized the major metabolic strategies used for the enhanced biosynthesis of xylitol in this review. Towards the end, the study is wrapped up with current challenges, concluding remarks, and future prospects for designing an industrial yeast strain for xylitol biosynthesis from glucose.