トマトフルーツにおけるセスキテルペン生合成の結合されたファルネシル二リン酸プールの再構成と強化

セスキテルペンは、医薬品やバイオ燃料などの広範な用途を持つ植物に見られるテルペン化合物の大規模なクラスを表しています。トマトフルーツの熟成におけるプラスチドMEP経路は、テトラテペン色素リコピンおよびその他のカロテノイドの生産のためにすべてのテルペンの5炭素イソプレンビルディングブロックを提供するために自然に最適化されており、高価値テルペノイドの生産のために設計するための優れた植物システムとなり、。1-デオキシ-D-キシルロース5-リン酸シンセーゼ（DXSS）の融合タンパク質（DXS）の融合タンパク質を過剰発現させることにより、トマトフルーツのプラスチド中のセスキテルペン前駆体ファルネシルジホリン酸（FPP）のプールを再構成および強化しました。シンターゼ（元々はファルネシルピロリン酸合成酵素と呼ばれ、FPPSと略された）は、リコピン含有量の大幅な減少とFPP由来スクアレンの大量生産を伴うフルーツ特異的ポリガラクロナーゼ（PG）プロモーターの制御下で制御します。融合遺伝子発現によって達成された前駆体の供給は、トマトフルーツの高度なセスキテルペン生産をエンジニアリングするためにプラスチドにリタルティングされたエンジニアリングセスキテルペンシンターゼによって活用され、高価値のセスキテルペン成分に効果的な生産システムを提供します。

Sesquiterpenes represent a large class of terpene compounds found in plants with broad applications such as pharmaceuticals and biofuels. The plastidial MEP pathway in ripening tomato fruit is naturally optimized to provide the 5-carbon isoprene building blocks of all terpenes for production of the tetraterpene pigment lycopene and other carotenoids, making it an excellent plant system to be engineered for production of high-value terpenoids. We reconstituted and enhanced the pool of sesquiterpene precursor farnesyl diphosphate (FPP) in plastids of tomato fruit by overexpressing the fusion gene DXS-FPPS encoding a fusion protein of 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase (DXS) linked with farnesyl diphosphate synthase (originally called farnesyl pyrophosphate synthase, and abbreviated as FPPS) under the control of fruit-ripening specific polygalacturonase (PG) promoter concomitant with substantial reduction in lycopene content and large production of FPP-derived squalene. The supply of precursors achieved by the fusion gene expression can be harnessed by an engineered sesquiterpene synthase that is retargeted to plastid to engineer high-yield sesquiterpene production in tomato fruit, offering an effective production system for high-value sesquiterpene ingredients.