TERPENOSOME: Engineered compartments for monoterpenoid production using synthetic biology

Forskningsprosjektet TERPENOSOME - Engineered compartments for monoterpenoid production using synthetic biology skal bruke syntetisk biologi teknologi for å etablere overproduksjon av monoterpenoider i de mikrobielle vertsorganismene E. coli og S. cerevisiae. Produksjonen skal skje i kunstige indre organeller i vertsorganismen for å redusere syntesen av metabolske sideprodukter og eliminere toksisitets-problematikken som begrenser produktiviteten i eksisterende prosesser. Organellene vil bli basert peroksisomer i S. cerevisiae og protein-baserte i E. coli. Et hovedmål er å oppnå høyere og mer effektiv produksjon enn i planter, spesielt for høykostnads terpenoider. TERPENOSOME har som mål å: 1) etablere en portefolio av generiske metoder for konstruksjon av metabolske spor i kunstige organeller; 2) forbedre metabolske enzym-systemer for mer effektiv produksjon av kommersielt interessante metabolitter; 3) overprodusere aktuelle terpenoider for mulig kommersialisering. Den generiske kunstige organelle- teknologien vil kunne bli utnyttet av den ene industripartneren og derfor bli tilgjengelig for syntetisk biologi prosjekter for en rekke bioteknologiske produkter. Den andre industripartneren vil kunne utnytte forbedrede produksjonsstammer for terpenoidet limonene og to andre kommersielt interessante produkter.

The main objective of TERPENOSOME is to use synthetic biology to engineer novel organelles for the overproduction of monoterpenoids in microbial hosts. We intend to achieve higher and more efficient production than is seen naturally in plants. Compartment alization will eliminate the toxicity problems that currently hinder higher productivity and will also reduce side products. The engineered organelles will be either natural (peroxisomes in yeast) or artificial (protein-based compartments in Escherichia c oli). TERPENOSOME expected results: 1) Generate a portfolio of generic methods for the compartmentalization of biosynthetic pathways for small bioactive molecules, especially terpenoids; 2) Improve the biosynthetic enzyme systems of terpenoid biosynthesi s for new and more efficient bioprocessing; 3) Overproduce an industrially relevant terpenoid, which will be commercialized by one of the partners. Exploitation: The potential for industrial application is extremely high for two of the main results. Fir st, the compartmentalization methodology we establish will be generic and can be applied to a wide range of biotechnologically relevant high-value compounds. The participation of Life Technologies in the consortium will accelerate the time-to-market for a ny of these methodological advances and the resulting improvements in compound production. Second, in addition to the broadly used precursor material limonene, the major target molecules of the project are two high-value compounds of commercial interest to the second industry partner, ACS International.