سنتز کاملا میکروبی کروستین و کروسین‌های فرم گلیکوزیله آن در اشریشیا کلی مهندسی‌شده متابولیکی

کروسین یک رنگدانه آپوکاروتنوئیدی گلیکوزیله مشتق شده از زعفران است و اثرات درمانی کروسین و پیش‌ساز آن کروستین بر روی انسان به خوبی گزارش شده است. برداشت ۱ کیلوگرم زعفران به دلیل ماهیت حساس به نور کاروتنوئید، به ۱۵۰۰۰۰ گل با نیروی کار انسانی در مدت زمان برداشت محدود نیاز دارد. از آنجایی که روش‌های برداشت پرزحمت مانع از تأمین کروسین می‌شوند، باید یک سنتز جایگزین برای کروسین توسعه داده می‌شد. در این مطالعه، مسیر بیوسنتزی کروسین در یک سویه میزبان اشریشیا کلی با بیان مدولار آنزیم‌های دخیل در این مسیر بازسازی شد. سویه طراحی شده برای تولید کروستین توانست بالاترین مقدار گزارش شده تاکنون را در یک بیوراکتور تولید کند. علاوه بر این، با معرفی دو UDP-گلوکورونوزیل ترانسفراز جدید به سویه تولیدکننده کروستین، کروستین گلیکوزیله‌شده مختلفی از جمله کروستین دیجنتیوبیوزیل استر (شکل نهایی کروسین، کروسین-۴) تولید شد.

Crocin is a glycosylated apocarotenoid pigment derived from saffron, and the therapeutic effects of crocin and its precursor crocetin on humans have well been reported. Harvesting 1 kg of saffron requires 150,000 flowers with human labor during a limited harvest time due to the light-sensitive nature of the carotenoid. For labor-intensive harvesting methods impede the supply of crocin, an alternative synthesis of crocin had to be developed. In this study, the crocin biosynthetic pathway was reconstructed in a host Escherichia coli strain by modular expression of enzymes involved in the pathway. The strain designed to produce crocetin was able to produce the highest amount ever reported in a bioreactor. Furthermore, by introducing two novel UDP-glucuronosyltransferases into the crocetin-producing strain, various glycosylated crocetin including crocetin digentiobiosyl ester (final form of crocin, crocin-4) were produced