Team:Jianhua

<!DOCTYPE html> Production of human milk 2′-FL - Jianhua iGEM 2021

Production of a human milk oligosaccharide 2′-fucosyllactose, by metabolically engineered Saccharomyces cerevisiae

Content

Why Saccharomyces cerevisiae is more advantageous?

  1. endotoxin contamination in the produced 2-FL——内毒素污染
  2. bacteriophage infection in the fermentation process——噬菌体污染
  3. Background Information

    Effect

    • 2'FL(2'岩藻糖基乳糖)是母乳中含量最丰富的岩藻糖化母乳低聚糖 (HMO),含量约为2g/L,对婴儿的健康有益。
    • 新兴科学表明,添加正确水平的特定 HMO 可能有助于降低食用婴儿配方奶粉的婴儿和母乳喂养的婴儿发生某些感染的风险
    • 临床前研究还表明 2'FL 可能有助于刺激有益细菌的生长并有助于正常的肠道屏障功能
    • 许多啮齿动物模型的临床前研究提供了 2'FL 在认知发展和功能中的潜在作用机制。
    • 一项来自母乳喂养婴儿的临床研究和观察性研究数据以及临床前数据表明,2'FL 可能在有益地改变对过敏原的反应方面发挥作用。

    Current Production Approaches

    • 人乳中 2-FL 的含量少
    • 迄今为止,2-FL 的微生物生产主要在大肠杆菌中进行了研究。
    • 在一些研究中,2-FL 是通过使用酿酒酵母生产的,这可能比大肠杆菌具有优势。

    Synthesis

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    Strategies in Yeast

    1. 首先,需要引入FKP以产生细胞内GDP-l-岩藻糖作为岩藻糖基转移酶的底物。细胞内GDP-l-岩藻糖水平被认为是 2-FL 生产的瓶颈
    2. 其次,乳糖是2-FL生产中的一种岩藻糖受体,需要被转运到酿酒酵母细胞的细胞质中。乳糖通透酶,例如来自乳酸克鲁维酵母的Lac12或来自粗糙脉孢菌的CDT-1需要被引入酿酒酵母以将乳糖转运到细胞质中,因为野生型酿酒酵母不能将乳糖转运到细胞质中。
    3. 最后,需要将α-1,2-岩藻糖基转移酶引入酿酒酵母中,该酶使用GDP-l-岩藻糖将乳糖的岩藻糖基化催化为2-FL。
      来自幽门螺杆菌的FucT2、来自脆弱拟杆菌9343的WcfB和来自大肠杆菌的WbgL,其中FucT2最常用于2-FL的微生物生产。
    • 在从脆弱拟杆菌 9343 中发现细菌 FKP 之前,人们认为挽救途径仅存在于真核生物中
    Figure.1

    Problems to be solved

    酵母92 mg/L Vs 大肠杆菌2.08 g/L

    • 酿酒酵母中缺乏合适的岩藻糖转运蛋白
    • 发酵过程中产生的副产物————二岩藻糖基乳糖
    • 2-FL出口的问题:相当数量的 2-FL 可能保留在工程酵母的细胞内而不被分泌

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