Promptの説明

Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) の発酵代謝経路を示す模式図。グルコースと酢酸の代謝フロー、主要酵素の役割、遺伝子改変ターゲット、グリセロール代謝調節に焦点を当てる。主要なメカニズムは以下の主要構成要素を含む。 自然代謝経路（黒字）：グルコースが解糖系経路（HXK、PGI、PFKなどの酵素が関与）を経てピルビン酸に変換され、その後アセトアルデヒドとエタノールに変換される（ADHおよびPDC酵素によって触媒される）コアプロセスを示す。また、グリセロールの自然合成経路も明確に定義する。G-3-P（グリセルアルデヒド-3-リン酸）はGPD1（NAD依存性グリセロール-3-リン酸デヒドロゲナーゼ1）によって触媒されてグリセロール-3-リン酸を生成し、その後GPP（グリセロール-3-リン酸ホスファターゼ）によって脱リン酸化されてグリセロールを生成する。さらに、PDHバイパスを介した酢酸のアセチルCoA生成のネイティブな代謝プロセスも示す。 遺伝子改変ターゲット（黄色の楕円＋赤い×印）：GPD1、ALD6、NDE1、NDE2の順にノックアウトされる4つの遺伝子を特定する。GPD1のノックアウトは、自然なグリセロール合成の主要なステップを直接ブロックし、グリセロール合成におけるNADH消費を削減する。ALD6のノックアウトは酢酸の無駄なサイクルを遮断し、NDE1/NDE2のノックアウトはミトコンドリアNADH酸化を制限する。これら3つは相乗的に細胞内NADHを濃縮し、エタノール合成をサポートする。 異種酵素導入（黄色の楕円に赤字）：サルモネラ菌（Salmonella enterica）由来のNADH依存性アセチル化アセトアルデヒドデヒドロゲナーゼ（SeEutE）の組み込み部位を示す。この酵素はアセチルCoAからアセトアルデヒドおよびエタノールへの変換を仲介し、酢酸の相乗的な利用を達成し、保持されたGPD2（ノックアウトされていない）との間でNADH酸化バランスを形成し、グリセロール合成の完全な遮断によって引き起こされる浸透圧不均衡を回避する。 主要な代謝ノードのラベル付け：酢酸の無駄なサイクル（青色の四角で強調表示）を強調し、グリセロールの合成経路を自然な発酵副産物として、および改変後の代謝フローのリダイレクトを明確に示す。グルコース代謝中間体（F6-P、F1,6-DP、G-3-Pなど）、最終産物（エタノール、グリセロール）、および補酵素（NAD/NADH）のフロー関係を明確にし、改変後の「グリセロール産生の削減とエタノール収量の増加」のコアロジック、およびレドックスバランス調節と発酵効率最適化の間の関連メカニズムを解明する。