Регулирование метаболического потока и пути хозяина Доступность субстратов может существенно по-
влиять на активность всего пути. Предварительный
анализ потока метаболитов (MFA) с использованием
ЯМР, масс-спектроскопии или других метаболомных
подходов [10] может облегчить планирование усиле-
ния гетерологического пути. Как правило, все методы
MFA делятся на две большие группы: онлайн методы
количественной оценки скорости реакций (т.е. мета-
болических потоков) in situ и методы, основанные
на сборе образцов [25]. Применение MFA позволяет
определять лимитирующие стадии экспрессии ге-
терологического пути, идентифицировать ключе-
вые метаболиты и последовательно оптимизировать
и перенаправлять потоки метаболитов в направлении
желаемого продукта. Основной способ перераспреде-
ления метаболитов в направлении гетерологического
пути заключается в настройке уровней экспрессии
участвующих генов, кодирующих как нативный,
так и гетерологический пути [55].
Этот способ реализуется путем идентификации
ключевых метаболитов, общих как для хозяина,
так и для гетерологического пути. Одновременно осу-
ществляются регуляция пути получения целевого
соединения и снижение активности конкурирующих
ферментов хозяина с сохранением баланса между
этими двумя процессами для обеспечения жизнеспо-
собности организма-хозяина. Усиление регуляции
обычно означает активацию [87] или дублирование
путей хозяина [88], а снижения активности дости-
гают ингибированием фермента, нокдауном транс-
криптов или полным удалением генов конкурирую-
щих путей [62].
Этот подход помогает одновременно достичь не-
скольких целей: улучшить выход конечного мета-
болита, усилить нужный метаболический путь и ос-
лабить конкурентные. Например, этот метод привел
к многократному улучшению гетерологического
биосинтеза альфа-санталина [89] и н-бутанола [90]
в дрожжах путем регуляции уровней экспрессии
ферментов метаболизма ацетилкофермента А (CоА).
