Создание клеточной фабрики для направленного и эффективного превращения фитостеролов в болденон в Mycobacterium neoaurum

Болденон (BD) — анаболический гормон, стимулирующий синтез белка, который широко применяют для лечения повреждений мышц и остеопороза, а также для набора мышечной массы спортсменами в межсезонье. Традиционные методы синтеза болденона основаны на химических процессах, которые отличаются высокой стоимостью и неблагоприятным воздействием на окружающую среду. Поэтому разработка более экологичного и экономичного биосинтетического пути имеет большое значение для производства болденона. Целью настоящего исследования было добиться эффективного получения болденона. На первом этапе каталитическую активность 17β-гидроксистероиддегидрогеназы и 3-кетостероид-Δ-дегидрогеназы повысили с помощью белковой инженерии, а их экспрессию в новом штамме Mycobacterium neoaurum усилили методами метаболической инженерии. Благодаря этому выход болденона значительно увеличился и достиг 4,05 г/л, а образование побочных продуктов существенно снизилось. Для дальнейшего повышения выхода была создана система экспрессии на основе слияния нескольких ферментов и нокаутирован ключевой ген клеточной стенки kasB, в результате чего пространственно-временная производительность болденона достигла 1,02 г/(л·сут). Последующая оптимизация системы трансформации позволила дополнительно увеличить выход болденона до 5,56 г/л, а пространственно-временную производительность — до 1,39 г/(л·сут). Разработанный в настоящем исследовании экологичный биосинтетический путь одностадийного превращения фитостерола в болденон создаёт основу для промышленного производства.